彩虹与"霓”的区别(遗憾：图被删了）
2008-11-07 09:14阅读：
彩虹的形成,夏天雨后天空中漂浮着很多的水汽和小水滴，当太阳光
以一定角度穿过云层中及空气中的小水滴时，将产生比较复杂的反射与
折射而造成的一种色散现象。彩虹，简称虹，英文叫rainbow。通常说的彩虹一定是红色
在外，紫色在内，呈弧形，弧高40～42度。这可以通过几何光学的折射和反射定律，及
地球与太阳（别的光源也可以）的关系解释，简单说就是，太阳光线通过大量小球形的
水珠时，发生折射和全反射后到达人的眼睛，形成了色彩分开虚像。频率高的光波折射
的程度要大于频率低的光波，于是彩虹中红色在外，紫色在内，中间有各色光带。
与彩虹相对的是'霓'，它也叫副虹，位于'虹'的外圈，一般不出现，或者即使出现
亮度和鲜艳程度也不及虹。英文中，与霓对应的是secondary rainbow ，也称二级虹、
次级虹，弧高52～54.5度。霓的色彩正好与虹相反
，即外圈是紫色，内圈是红色。霓
的成因也与折射和反射有关，只不过它是二次全反射（double 或 two internal reflec
tions）的结果（所以亮度减少）。严格说在主虹（即通常的虹）内侧，还有复杂的光
学现象。
我国早在殷代甲骨文里就有了虹的记载，当时把虹字形象地写成“＝”。到了唐代，
对虹有了比较科学的解释。唐初孔颖达（574一648）在《礼记注疏?月令》中写道：“
若云薄漏日，日照雨漏则虹生。”这里已粗略地揭示了虹的成因。在欧洲，英国科学家
罗吉尔?培根（1214～1292）最早指出虹霓是由太阳光照射空中的雨滴，发生反射和折
射现象而形成的。笛卡尔在1637年发现水滴的大小不会影响光线的折射。他以玻璃球注
入水来进行实验，得出水对光的折射指数，用数学证明彩虹的主虹是水点内的反射造成，
而副虹则是两次反射造成。他准确计算出彩虹的角度，但未能解释彩虹的七彩颜色。后
来牛顿以玻璃菱镜展示把太阳光散射成彩色之后，关于彩虹的形成的光学原理全部被发
现。
下图，内圈为虹，外圈为霓
虹与霓的形成原理
虹的形成：夏日傍晚雨后的天空中常常悬浮有大量的微小水珠，在傍晚差不多水平
射向东方的太阳光射到这些微小水珠内经过一次全反射后，再从水珠内折射出来并斜
向下方射到人们的眼睛里，光路如图4中示（一束平行的太阳光沿图中方向射入空中的
一小水滴时，由于折射而进入到水滴中且同时发生色散，然后经过一次反射再从水滴
射出，由于红光在水珠中的折射率最小使其出射光线与入射光线成 ，而紫光在水珠中
的折射率最大使其折射光线与入射光线成 ，即得到图中单色光的分布情况）；人眼按
直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到偏折较小的红光出现在“虹”的最外侧，而折
射率最大的紫光出现在“虹”的内侧；而且太阳光经过水滴后主要发生一次反射，故
人们将“虹”又称为主虹。
霓的形成：图5示当一束太阳光射入一小水滴发生折射（色散）而在水滴内发生两次
全反射时，其在水珠中的传播如图示，折射率小的红光的出射光线方向与入射方向成 ，
折射率大的紫光的出射方向与入射方向成 ，人眼根据视觉的直线特性而将观察到射出
水滴后的光线在空中形成外侧成紫色而内侧成红色的彩色分布。由于太阳光经过水滴后
发生两次反射的情况较发生一次反射的光能量损失很多，因而“霓”的亮度比“虹”的
亮度暗得多，故又将其称作副虹，而且副虹位于主虹之上，副虹下面才是主虹。主虹中
颜色的分布为外红内紫，副虹的颜色分布为外紫内红；人们通常观察到天空中的彩虹主
要是主虹而副虹因为太暗一般不容易被人们观察到。
太阳光在水珠内经过三次、四次反射也可以形成彩带而被称为第三虹、第四虹等，但它
们的色彩更暗淡，故一般很难看得到。
