虹のできるしくみー光の分散ー

●虹のできるしくみー光の分散●

光の分散
光は波長（光の色）によって屈折率が異なります。
真空中では、どの波長の光も同じ速さですが、媒質中では、波長によって進む速さが異なるからです。
空気中(ほぼ真空に近い)から水中へ光が進むとき、
屈折率の違いから、光は波長(色）によって屈折角が異なるので、
白色光は色別に分かれる
すなわち分散します。

『波長の短い光ほど、屈折率は大きい』ので、可視光線の中で、波長の最も短い紫の光が最も屈折角が小さく、波長の最も長い赤の光が屈折角が最も大きくなります。
『紫の方が大きく曲がる』と覚えておけばよいでしょう。
これが虹の原理です。
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虹は雨が降った後など、空中に水滴(雨粒）があるとき、人が太陽を背にして見た時に見ることができます。
明るく、くっきりした虹が見え、その上方にうすい虹が見えることがあります。
下のほうのくっきりした虹を１次の虹、上方の虹を２次の虹といいます。
虹は、太陽光線が水滴に入射したとき、光の分散が起こって、
人の目にその光が届くことで見えます。
１次の虹は・・・
　　まず、光が水滴に入るとき屈折が起こり(入射角＞屈折角）、
屈折率の違いによって、色別に分かれ、次に、水面で反射し(入射角＝反射角）、
また屈折して水滴から出て行きます。
図で、紫の方が赤より上に描かれていますが、人の目に入るときは、
仰角の大きい赤の方が上に、紫は最も下に見えることになります。
１次の虹は外側が赤、内側が紫です
２次の虹は・・・
　　２次の虹は、水滴の中で２回反射します。
水滴中で２回反射した光が人の目にはいるためには、平行な太陽光線のうち、
図のように水滴の下のほうに入射した光です。
図のように、２次の虹は紫の方が、仰角が大きいので、
虹の外側が紫、内側が赤になります
１次の虹と反対ですね。


虹は、地上からは、半円しか見えませんが、飛行機に乗って見たら、円にみえるはずです。
香川大学や東北大学で入試に出たことがありますが、屈折の法則と、角度の計算ができれば、
解けるものでした。
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☆★ひとこと★☆
夕立の後などに、くっきりと虹が見えたりすると、感動しますね。自然は確かに、人を癒す効果があるようです。
今日はもう仕事はやめて、星でも眺めることにしましょ。