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為什麼主虹之外面總是較裏面暗?

撰文:蕭啟熾(暑期實習生)、孔繁耀

先看看圖一,太陽光線進入水滴後經過折射和反射。光線1穿過中心後直接向後反射,即轉向180°。光線2的轉向角度較小、光線3的角度更小,如此類推。但這個轉向角度減小情況不會維持長久。直至某一光線(光線N),角度會反向開始增加。

圖一
圖一

 

圖一亦說明光線傾向集中在光線N附近射出,令該處最為光亮。事實上,138°是主彩虹形成的角度。

然而,彩虹卻是從眾多水滴走出來的光集合而成,每一種進入眼睛的顏色都從不同的水滴而來。圖二的解釋讓我們更容易明白。光線A和B從水滴中射出來的角度小於138°,故此不進入眼睛,而在我們頭上或左右側掠過。另一方面,光線C和D大約從138°射出,成為彩虹的一部分。這便解釋到為何主虹外面較暗。

圖二
圖二

 

在主虹以內,如光線Y,角度大於138°,到達眼睛的大部份是水滴表面反射的光。這處集合從各方射來的光線,故此亦較光亮。

【參考: "Atmospheric Phenomena",Readings from Scientific American,W.H. Freeman and Co.,1980】

最近修訂日期: <2014年4月1日>