彩虹是相当罕见的,因为其前提条件是晴天和下雨同时出现。在适当的条件下,水滴就像一个棱镜,因此当一束阳光照射水滴时,光线可能直接穿过水滴或由其表面发生反射,最终将白光散射成7种可见的颜色,进而构成每道彩虹弧线。简而言之,折射是阳光照射到水滴时所有颜色最终分解的原因所在,这样一来肉眼就可以看到彩虹的所有颜色。
在现实当中,彩虹实际上是一个完整的圆形。然而,肉眼永远不可能从地球表面看到圆形的彩虹,因为地平线给视线造成了限制。其根本原因在于,地平线截断了彩虹的下半部分。肉眼之所以把彩虹看成半圆形,主要是因为缺乏距离信号而造成了错觉。
在不同的位置上,肉眼就会看到不同形态的彩虹。如果向旁边稍微移动一点儿距离,肉眼就无法从刚才的水滴当中接收光线,因此就会看到形态与刚才不同的彩虹。每种颜色的光线都有不同的波长。例如,紫光的波长比红光短得多。而光线的波长越短,被水滴折射的程度就越大。因此紫光比绿光的折射程度更大,而黄光比红光的折射程度更大。这就可以解释为什么彩虹的外圈是红色而内圈是紫色。
无论我们看到的是完整的圆形还是半圆形,彩虹都是一个悬浮在大气中的水滴集合,这些水滴能够将散射光集中在偏离太阳光原始路径40度到42度的角度。因此,水滴反射的角度范围是彩虹产生弯曲的根本原因所在。这些水滴实际上形成了一个圆弧,圆弧内的每个水滴都会散射光线并将其反射到观察者的眼睛里。
(《参考消息》5.10 萨拉·罗梅罗)