虹が見えるのはなぜ?

雨があがった後に太陽がでると、虹が見えることがあります。

虹ができるのは、雨がやんだばかりのとき、まだ空気中に水滴がたくさんあり
これがプリズムのようなはたらきをして、太陽の光を分散し、七色にわけるからです。




実験

水を入れたフラスコと、厚紙を用意して、図のような装置をつくります。
厚紙にあけた穴を通ってくる太陽光線をフラスコにあてます。

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すると、光はフラスコの水によって屈折されたり
反射されて、厚紙の上に、きれいな円形の虹をつくります。

虹が見えるわけ

空気中に浮かんでいる水滴に、太陽からきた光(平行光線)があたり
その中で屈折と反射をして、ふたたび空気中にでてきます。

このときに赤の光は、入ってきた光の方向と42度の角度
紫の光は40度の角度ででていきます。

それで、下の図のように、太陽と見る人をむすんだ線と42度をなす方向から赤い光
40度をなす方向から紫の光ができます。

bandicam 2015-04-19 12-21-39-736-min

この方向は、色によって違うので、外側が赤で
それから順に、紫までかわっていく光が見えるのです。

虹では、赤から紫までの光がくる方向がきまるだけで、虹の位置は決まりません。
ですから、虹にむかって進んでいっても虹がだんだん下がっていくように見えるのです。

私たちが実際に見る虹では、無数の水滴が空に浮かんでいて
そのおのおのに、これまで説明したようなことがおこっているのです。

もし、私たちが空の高いところにいて、まわりに水滴がいっぱいあれば
見る人の目を通り、太陽光線に平行な直線にたいして、42度と40度の方向に
それぞれ赤と紫の輪が見え、そのあいだに、橙・黄・緑・青・青紫の輪が見えます。

しかし、実際には、私たちは地上にいて虹を見るので
輪の下の方は地面にさえぎられて見えないので、半円の虹が見えることになります。







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