水滴による虹






虹が見えるように雨滴(水滴)を移動させてみましょう。

光の分散

虹は光の分散が最もよく現れる自然現象です。皆さんもご存知のように、虹は雨が降った後に見ることができ、その理由は、まさに水滴が光を屈折、分散させるからです。私たちは、晴れた日に太陽を背に噴霧器で水をかけても、また噴水や滝で虹を見ることができるのは、すべて水滴と関連があります。
水滴によって虹がどのように作られるのかは、小さな水滴の中で何が起こるのかを考えてみるとされます。水滴一つに光が入ると、屈折された光は、まさに空気で抜け出すもあるが、いくつかは、水滴の内部で反射した後、抜けていくこともあります。このような場合、太陽の光は、二回の屈折をします。
そして、水滴の屈折率は、光ごとに少しずつ異なります。つまり、波長700nmの赤色光は、水で屈折率が1.33程度であるが、波長400nmの紫光は水で屈折率が1.34程度になります。このように微細な屈折率の差のために、可視光線は水滴の中で、それぞれ異なる速度を持って、それぞれ異なる経路を進行します。

上の図は、赤い光と青い光が水滴を会って屈折と反射される程度を示しています。
入射した光が屈折された後、集中して出てくるところが存在します。赤い光は42˚、青の光は、40˚程度で光の束が集まってきます。

虹が生成される条件

虹を見ることができるときは、太陽の高度が低く、太陽の反対側に雨が降ったり、霧など大気中水滴が浮いていたり、するときです。

この条件が満たされるとき、太陽を背にあれば、半円形の虹を見ることができます。もし土地が邪魔しなければ虹は完全な円に見えます。

すべての人々は、自分だけの虹を見ています。

観察者は、一水滴から1つの色だけ見ることができます。一水滴から出てきた紫の光が目に入ったなら、同じ水滴から出てきた赤光は、他の場所(おそらく足側)に向かうことです。したがって、赤の光を見ようとすると、より高いところを見なければします。
結局、多くの人が集まって虹を見たときには、1つの虹を複数の人が観察することがありません。多くの人々は、それぞれ自分だけの虹を持って観察することです。

Related Post