为什么彩虹有七种颜色:阳光被水滴拆分出不同可见光波段
小时候每次雨后蹲在院子里看彩虹,总纠结为什么彩虹有七种颜色,明明肉眼乍一看,只是一片渐变的彩色光晕,根本数不清具体色块。很长一段时间里,我都固执的认为,彩虹的颜色是人们随便定义出来的,就是为了凑出七这个吉利的数字,压根没有什么科学依据。
为了验证这个荒唐的想法,上次夏日暴雨过后,特意搬了小板凳守在阳台,盯着天边完整的彩虹,一点点掰着指头数颜色。最先看清的是最外圈浓烈的红色,接着往下是橙色、明亮的黄色,过渡的绿色很柔和,再往里是青色、蓝色,最内侧的紫色最淡,稍微不注意就会和蓝色混在一起。反复数了三四遍,不多不少刚好七种,那一刻直接推翻了我之前的主观臆断。
之前一直误以为,雨水本身自带彩色色素,阳光只是把颜色照亮了而已。那段时间总想着复刻出彩虹,接了一盆自来水放在阳台暴晒,盯着水盆看了半天,水面干干净净,没有半点彩色光影。又对着雨后潮湿的墙面观察,墙面湿漉漉的,被太阳直射后也没有出现任何色彩,这才意识到,根本不是水有颜色,也不是阳光自带色块。
真正想通其中的门道,是一次偶然的玩水经历。正午阳光很足,拿着喷壶对着空中持续喷水雾,细碎的小水珠密密麻麻飘在半空,阳光穿过去的瞬间,眼前立刻浮现出一道迷你的细小彩虹。没有大雨过后的彩虹宽大,但七种颜色依旧清晰可辨,层次分得格外分明。
那一刻突然反应过来,关键从来不是水和阳光单一的存在,是无数细小的水滴。阳光本身是混合了所有可见光的白光,没有任何色彩,当白光穿过空中悬浮的雨滴时,会发生折射和色散,不同波长的光折射角度不一样,就被彻底拆分了开来。
红光的波长最长,折射程度最小,所以永远处在彩虹最外侧,视觉效果最醒目。紫光波长最短,折射角度最大,稳居最内侧。中间的橙、黄、绿、青、蓝几种光线,按照波长依次排布,层层递进,就形成了我们看到的七色分层效果。
很多人会把青色和蓝色混为一谈,觉得彩虹只有六色,其实是因为日常光线强弱不同。阳光刺眼的时候,青色的色域会被蓝色覆盖,肉眼很难精准区分,只有在光线柔和、水雾均匀的雨后,才能清晰捕捉到七种独立的色彩。
后来试过不同的喷水方式验证,快速喷出水柱的时候,水流是连贯的,不会形成色散效果,没有半点彩虹痕迹。只有喷出细密、均匀的小水珠,才能拆分白光,形成完整的七色光影。
现在每次雨后看见彩虹,都会下意识盯着最内侧的色块分辨青与紫的边界,以此确认光线色散的完整效果。