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彩虹為什麼永遠在你身後:光的兩次轉彎

雨後天晴,天空掛起一道彩虹,多數人只顧著拍照許願,卻沒想過這道弧線背後藏著一場精密的光線旅程。

光走進水滴的那一刻

陽光其實是由紅橙黃綠藍靛紫等不同波長的光混合而成的白光。當陽光斜射進一滴圓形的水珠時,會先在水滴表面發生「折射」——光線因為進入密度不同的介質而彎曲,而且每種顏色彎曲的角度都不太一樣,紅光彎得少、紫光彎得多,這個過程就叫「色散」,也是彩虹分色的關鍵第一步。

在水滴裡撞牆反彈

光進入水滴後,會碰到水滴內側的表面,此時大部分的光會像撞到鏡子一樣被「反射」回來,在水滴內部彈一次,然後再從另一側折射穿出水滴,射向我們的眼睛。也就是說,一道彩虹光線總共經歷了「折射—反射—折射」三個階段,轉了兩個彎才抵達你的視網膜。

為什麼彩虹總在太陽對面

因為這整套折射反射的角度是固定的,陽光要以特定角度(約42度)從水滴彈出來,才會剛好進入你的眼睛。這代表你、水滴、太陽三者必須維持特定的幾何關係——太陽在你背後,彩虹才會出現在你面前的雨幕上。所以下次找彩虹,記得先確認太陽在你身後喔。

  • 紅光在最外圈,因為它彎曲角度最小
  • 紫光在最內圈,彎曲角度最大
  • 雙彩虹是光在水滴裡多反射一次形成的

下次看見彩虹,不妨想像每一滴雨水都是一個微小的三稜鏡,正在幫你把陽光拆解成最美的樣子。

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