我们知道，当太阳光通过三棱镜时，会发生色散现象，把原来的白色光分解成了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光．在下雨之前或大雨之后，天空中悬浮着许多微小的水珠，这些水珠起着三棱镜的作用，当太阳光照到小水珠上，如图1所示，进入小水珠时发生一次折射，在小水珠内部一部分光被反射，然后从小水珠射出时又发生一次折射，这两次折射一次反射，使频率不同的色光沿不同的方向前进，于是就发生了色散现象．由于太阳光是平行光，只有沿某一方向射出的光最强，这就是我们看到虹的方向．这个方向与入射的太阳光的方向之间的夹角，对于红光约等于42°，紫光约等于40°，其他色光则介于40°～42°之间，如图2所示．由于天空中的水珠很多，只有符合上述角度的方向才能看到虹，因此站在地面上看到的虹是半圆形，在虹中内侧为紫色，外侧为红色
那么，为什么夏天雨后往往有彩虹，而冬天却没有呢因为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．雨过以后，天空中还悬着许多小水滴．而冬天，天气一般较冷，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，所以冬天很少出现彩虹．
当太阳光在天空行进，遇到天空中细小的水滴时，光线会被折射进入水滴内，
由於不同『颜色』的光线弯曲的程度不同，於是水滴内不同颜色的光线便被分开了。
当光线第二次遇到水滴与空气的边界时，大部份的光线会很快又折射出去。
但少部份在水滴内经过一次反射的光线，在第三次遇到水滴与空气的边界时，
部份被折射出去的光线会形成
彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴，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。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，红光的折射率比蓝光小，而蓝光的偏向角度比红光大。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。
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