彩虹动力学?

Question

蒸汽如何折射光相比,雾和彩虹出现?水滴或冰晶的温度效应的彩虹吗?

我知道的大小水滴和冰晶的形状影响着彩虹。在这些2形式的水的温度影响光折射?

杂质或雨滴或冰的成分也影响光折射吗?

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Answer 1

简短的答案是:光的折射最终依赖于温度和介质的确切成分(如液体水或冰)通过它传递。注意:严格来说,“蒸汽”通常是指水蒸气在温度高于沸点,但在休闲使用(和为了这个答案)它通常用于描述凝聚水滴发生在这样的环境中。

为背景,彩虹,折射光的一般情况下,发生在不同媒体之间的光线(在这种情况下,空气和液体或冷冻水)光的速度不同。这个属性的描述折射率,在真空中光速的比值,它的速度通过一个特定的媒介。一个广义的例子之间的光线折射的光线不同折射率的媒体所示:

(图片来源)

更具体地说,然而,折射的数量取决于介质本身的性质和频率/波长的光本身。例子的彩虹,颜色模式产生的细微变化折射在可见光波长的范围对液体液滴通常发生在相似的环境条件:

(图片来源)

从历史上看,折射率派生了大量的媒体包括空气、冰和纯液体水和各种液体水解决方案在不同的温度下,对特定波长的光。因此,不同的折射率在其中显示温度和成分(包括任何杂质)的液体水或冰确实会影响光的折射。更多具体细节相关的自然产生的影响将取决于知道确切的特点问题——一个特定的例子,指出下面的基思•麦克海水引起的较大的折射率略小的半径在生成的彩虹。

专门为纯液体水,而冰晶体的特点和构成变化的影响很可能太具体的估计,水的折射属性可能合理估计在一个温度范围。例如,Bashkatov和Genina (2002)出现在他们的表1的例子折射率对纯液体水在温度0到100°C和可见光谱波长范围包括:

如图所示,折射率的差异相对较小甚至超过这个范围的温度,和相对差异在可见光波是类似的对于一个给定的温度,这表明一个典型的彩虹很可能是观察与水滴从高温蒸汽冷凝。