晴天出现彩虹的原因与光线折射、反射及水滴分布有关,具体可归纳为以下四点:
光线折射与色散
阳光进入水滴后发生折射,不同波长的光折射率不同,导致白光分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。红光折射角度最小,紫光最大,形成倒置的彩虹。
内反射与二次折射
折射后的光线在水滴内部发生一次反射(约40-42℃时反射最强),再从水滴表面折射出来,完成整个过程。两次折射共同作用形成彩虹的七彩光谱。
水滴分布与观察角度
需满足“阳光背后低角度照射”条件,通常出现在雨后或瀑布附近。此时空气湿度高,水滴密集,且观察者需背对阳光,才能看到彩虹。
晴天彩虹的特殊性
部分晴天彩虹与雨后天气相关,因高空水汽凝结成小冰晶(类似“倒三棱镜”),或地表热气流将远处的雨滴带到观测区。
总结 :晴天彩虹是阳光通过高空水滴折射、反射及色散共同作用的结果,需特定角度和充足水滴才能形成。