引言
彩虹的形成，牽涉到空氣中水滴，與陽光的錯綜交織關係，再現於天空中的七彩光譜。其基本要素，莫過於水汽與陽光。
彩虹形成原理
雨後空氣中的水珠，宛若無數透鏡，接收陽光投射後，發生兩次折射和一次反射。不同角度的光線，在42度附近產生最大亮度。此現象稱為「折射-反射-折射」。在這過程中，陽光被分解為不同的色光，依循不同折射角，形成彩虹的弧形光束。
虹與霓
「虹」的形成，陽光在水滴中折射後，進行一次反射。而「霓」的形成，則多了額外一次反射。此額外反射，導致色光的排序翻轉。
彩虹位置
彩虹的位置，與陽光和觀察者的位置相關。連接陽光與觀察者後腦勺的假想線，與地面夾角約40-42度。在此夾角內，觀測者便能看見彩虹。
彩虹色譜
彩虹的色彩，順序排列為：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。紅色光折射角度較小，呈現於外側；藍紫色光折射角度較大，呈現於內側。
表：彩虹色譜
| 顏色 | 折射角 (度) |
|---|---|
| 紅色 | ∼42 |
| 橙色 | ∼41 |
| 黃色 | ∼40 |
| 綠色 | ∼39 |
| 藍色 | ∼38 |
| 靛色 | ∼37 |
| 紫色 | ∼36 |
彩虹為什麼是圓的？
彩虹是一種奇妙的天氣現象，經常出現在雨後陽光下。它是由光線在水滴中折射和反射引起的，形成一個美麗的彩色弧形。然而，你是否曾經想過「彩虹為什麼是圓的」？
彩虹形成原理
彩虹的形成主要涉及以下三個步驟：
| 步驟 | 説明 |
|---|---|
| 折射 | 陽光進入水滴時，會發生折射，即通過水滴時改變方向。 |
| 反射 | 折射後的光線會在水滴的背面反射，然後折射回到空氣中。 |
| 分離 | 由於不同波長的光線折射率不同，它們會在反射時分離，形成彩虹的顏色譜。 |
圓形彩虹的原因
當光線通過水滴時，會形成一個「反向圓錐形」的光線，其頂點位於觀察者和太陽連線的中點。由於水滴懸浮在空中，因此光線可以從許多不同方向進入和離開水滴。這樣就產生了一個圓形的彩虹弧，頂點在太陽對面的天空位置。
圓弧的半徑
彩虹弧的半徑取決於陽光和觀察者之間的角度。這個角度約為42度，意味著彩虹弧的半徑大約是觀察者和太陽之間距離的3/4。
其他類型的彩虹
除了常見的圓形彩虹外，有時也會觀察到其他類型的彩虹，例如：