陽(yáng)光直射至一粒雨滴上,一些光子從雨滴表面飛濺而出,而另一些則穿透雨滴前表面,從水滴后表面反射,重又射至前表面。彩虹正是由這種內部反射的光所形成。
譯者:
Lizzie 原文作者:Julie Rehmeyer
原文鏈接:
http://www.wired.com/magazine/2011/08/st_equation_rainbows/陽(yáng)光直射至一粒雨滴上,一些光子從雨滴表面飛濺而出,而另一些則穿透雨滴前表面,從水滴后表面反射,重又射至前表面。彩虹正是由這種內部反射的光所形成,而反射光的顏色分布,則由斯涅耳折射定律決定,該定律描述了光速改變時(shí)光線(xiàn)的折射原理。
折射原理:光在水中的速度比在空氣中的速度慢,當光速突然減慢時(shí),將改變光線(xiàn)行走的方向。波長(cháng)短的光線(xiàn)(如紫光)比波長(cháng)長(cháng)的光線(xiàn)(如紅光)偏折程度更大,造成太陽(yáng)光散開(kāi)形成扇形光譜。
結果:不同顏色的光線(xiàn)以不同的落點(diǎn)射至雨滴的后表面,并以細微不同的角度反射?,F在想象有一片天空,上面布滿(mǎn)雨滴,每個(gè)雨滴都能呈現完整的光譜,但因為角度不同,我們看不同的高度的雨滴,便能看到不同的顏色。想象有一條直線(xiàn)從你的頭頂延伸至彩虹在地上的陰影。以此直線(xiàn)為基準,你看見(jiàn)的紅色波段,是與直線(xiàn)成42.4度處的水滴呈現的;而在彩虹底部的紫色波段,則由高度稍低的雨滴呈現,與直線(xiàn)的角度大概是40.7度。
解碼斯涅爾定律(Snell's Law)
入射角(θ1)的計算方法
(
1)=光束直射至雨滴的角度
折射角(θ2)的計算方法
(
2)=光束進(jìn)入雨滴后的角度。以上兩個(gè)角度之差是光束的偏折量
空氣中的光速,與真空中的光速(c)非常接近,即使是不同顏色的光,速度也幾乎一樣。
水中的光速,比v1慢25%。在水中,紫光的速度比紅光慢1%。
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