译者:Lizzie 原文作者:Julie Rehmeyer
原文链接:http://www./magazine/2011/08/st_equation_rainbows/
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阳光直射至一粒雨滴上,一些光子从雨滴表面飞溅而出,而另一些则穿透雨滴前表面,从水滴后表面反射,重又射至前表面。彩虹正是由这种内部反射的光所形成,而反射光的颜色分布,则由斯涅耳折射定律决定,该定律描述了光速改变时光线的折射原理。
折射原理:光在水中的速度比在空气中的速度慢,当光速突然减慢时,将改变光线行走的方向。波长短的光线(如紫光)比波长长的光线(如红光)偏折程度更大,造成太阳光散开形成扇形光谱。
结果:不同颜色的光线以不同的落点射至雨滴的后表面,并以细微不同的角度反射。现在想象有一片天空,上面布满雨滴,每个雨滴都能呈现完整的光谱,但因为角度不同,我们看不同的高度的雨滴,便能看到不同的颜色。想象有一条直线从你的头顶延伸至彩虹在地上的阴影。以此直线为基准,你看见的红色波段,是与直线成42.4度处的水滴呈现的;而在彩虹底部的紫色波段,则由高度稍低的雨滴呈现,与直线的角度大概是40.7度。
解码斯涅尔定律(Snell's Law)
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入射角(θ1)的计算方法
(1)=光束直射至雨滴的角度
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折射角(θ2)的计算方法
(2)=光束进入雨滴后的角度。以上两个角度之差是光束的偏折量
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空气中的光速,与真空中的光速(c)非常接近,即使是不同颜色的光,速度也几乎一样。
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水中的光速,比v1慢25%。在水中,紫光的速度比红光慢1%。