彩虹是气象中的一种光学现象。当阳光照射到半空中的雨点光线被折射及反射,在天空上形成拱形的七彩的光谱。彩虹七彩颜色,从外至内分别为:红、橙、黄、绿、蓝、青、紫。
彩虹是一种自然现象,是由于阳光射到空气的水滴里,发生光的反射和折射造成的。
彩虹是因为阳光射到空中接近圆形的小水滴,造成色散及反射而成,阳光射入水滴时会同时以不同角度入射,在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40--42℃的反射最为强烈,形成我们所见到的彩虹。形成这种反射时,阳光进入水滴,先折射一次,然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次。因为水对光有色做的作用,不同波长的光的折射率有所不同,蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射,所以观察者看见的光谱是倒过来,红光在最上方,其他颜色在下。
其实只要空气中有水滴,而阳光正在观察者的背后以低角度照射,便可能产生可以观察到的彩虹现象。彩虹最常在下午,雨后刚转天晴时出现。这时空气内尘埃少而充满小水滴,天空的一边因为仍有雨云而较暗。而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光,这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天气下背对阳光在空中酒水或喷酒水雾,亦可以人工制造彩虹。
空气里水滴的大小,决定了彩虹的色彩鲜艳程度和宽窄。空气中的水滴大、虹就鲜艳,也比较窄;反之,水滴小,红色就淡,也比较寬,我们面对着太阳是看不到彩虹的,只有背着太阳才能看身彩虹,所以早晨的彩虹出现在西方,黄昏的彩虹总在东方出现,可我们看不见,只有乘飞机从高空向下看,才能见到。虹的出现与当时天气变化相联系,一般我们从虹出现在天空中的位置可以推测当时将出现晴天或雨天。东方出现虹时,本地是不大容易下雨的,而西方出现虹时,本地下雨的可能性却很大。
彩虹的明显程度,取决于空气中小水滴的大小,小水滴体积越大,形成的彩虹越鲜亮,小水滴体积越小,形成的彩虹就不明显,夏天常常下雷雨或阵雨,这些雨的范围不大,往往是这边天空在下雨,那边天空仍闪耀着强烈的阳光。有时候,雨过以后,天空还飘浮着许多小水滴,这些小水滴能偏折日光。当阳光经过水滴时,不仅改变了前进的方向,同时被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光,如果角度适宜,就成了我们所看到的彩虹。空气中的水滴越大,虹越鲜艳,水滴越小,如像雾滴那样大时,虹色越淡,形成白红。冬天不大会出现虹,是因为天气较冷,空气干燥,下雨机会少,阵雨就更少,多数是降雪,而降雪是不会形成虹的。但在极少的情况下,天空中具有形成虹的恰当条件时,也有可能出现虹。