彩虹，又稱天弓、天虹、深紅色，簡(jiǎn)稱彩虹，是一種大氣光學(xué)現(xiàn)象當(dāng)陽(yáng)光打在半空中的水滴上時(shí)，光線會(huì)發(fā)生折射和反射，在天空中形成拱形的彩色光譜，從外環(huán)到內(nèi)環(huán)都是紅色的、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種顏色。事實(shí)上，彩虹有無(wú)數(shù)種顏色例如，紅色和橙色之間有許多細(xì)微的區(qū)別，但為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通常只用七種顏色作為區(qū)別。

很多人認(rèn)為彩虹只能在雨后出現(xiàn)，但這并不全面。例如，在陽(yáng)光明媚的天氣里，彩虹可能出現(xiàn)在背對(duì)太陽(yáng)的瀑布附近或噴泉上方。也就是說(shuō)，只要空氣中存在可見(jiàn)彩虹的條件，彩虹就可能出現(xiàn)。

彩虹是一種光學(xué)現(xiàn)象，可以用光的波動(dòng)特性來(lái)解釋。彩虹由主虹和次虹組成（霓虹）組成。主虹是由水滴內(nèi)部的兩次折射和一次內(nèi)反射造成的，當(dāng)入射光角度為40至42度時(shí)最強(qiáng)。次彩虹出現(xiàn)在主彩虹之外，這是由球形水滴內(nèi)部的兩次折射和兩次內(nèi)反射引起的。副虹的顏色與主虹相反，寬度是主虹的兩倍。因?yàn)樗畬?duì)光有色散作用，所以不同波長(zhǎng)的光的折射率是不同的紅光的折射率小于藍(lán)光的折射率，而藍(lán)光的偏轉(zhuǎn)角大于紅光的偏轉(zhuǎn)角。因?yàn)楣庠谒沃斜环瓷?，觀察者看到的光譜是相反的，紅光在頂部，其他顏色在底部。所以彩虹和霓虹燈的高度是不同的，顏色的層次順序也正好相反。

霓”是與“虹”相應(yīng)的自然現(xiàn)象。彩虹是雨天，當(dāng)雨后陽(yáng)光明媚時(shí)，陽(yáng)光穿透殘留在空氣中的水滴并折射，散射出五顏六色的光。從外面看，彩虹大多呈弧形，出現(xiàn)的方向與太陽(yáng)相反（半徑大的）從弧線到內(nèi)弧線的顏色依次為紅色、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。霓也叫“副虹”其形成與彩虹的原理基本相同，只是光在水滴中再次反射，帶狀排列的順序與彩虹相反，內(nèi)紅外紫。彩虹和霓虹主要是由于折射和反射時(shí)間的差異，導(dǎo)致顏色的排列相反。彩虹實(shí)際上不會(huì)出現(xiàn)在半空中的特定位置。觀察者看到的是一種光學(xué)現(xiàn)象觀察彩虹的位置會(huì)隨著觀察者的變化而變化的位置。但是當(dāng)觀察者看到彩虹時(shí)，它的位置必須與太陽(yáng)的方向相反。

多重彩虹

大多數(shù)人不會(huì)注意不到霓虹燈，因?yàn)樗麄儾徊灰鲃?dòng)觀察它霓虹是一種暗淡的第二道彩虹，經(jīng)常出現(xiàn)在主彩虹之外。霓虹是太陽(yáng)光在雨滴中兩次反射和兩次折射產(chǎn)生的，入射角為50°–53°。由于兩次反射，霓虹的顏色排列與彩虹的弧形相反，外面是藍(lán)色，里面是紅色。霓虹比彩虹更暗，因?yàn)閮纱畏瓷洳粌H使更多的光逃逸，而且傳播范圍更廣。彩虹和霓虹之間的無(wú)光天空最早是由亞歷山大描述的，因此被命名為亞歷山大帶。

彩虹

更暗的第三條彩虹，甚至是第四條彩虹，已經(jīng)被拍到。這些是由雨滴中陽(yáng)光的三四次反射造成的。這些彩虹都出現(xiàn)在天空中太陽(yáng)的同一側(cè)第三條路徑距離太陽(yáng)大約40度，第四條路徑大約45度。由于太陽(yáng)光照射，肉眼很難看到。

Felix Billet (1808–1882) 描述了更高階的彩虹，他描述了第19道彩虹的位置，并將這種模式稱為如下“彩虹玫瑰”

反射彩虹和反射彩虹

當(dāng)彩虹出現(xiàn)在水面上的物體上時(shí)，來(lái)自不同光路的兩個(gè)互補(bǔ)的鏡像弧可能分別出現(xiàn)在水面上和水面下。他們的名字略有不同如果水面平靜，反射的彩虹將在水的地平線下呈現(xiàn)鏡像。陽(yáng)光在到達(dá)觀察者之前被雨滴偏轉(zhuǎn)，然后被水面反射。即使在小水坑里，至少部分反射的彩虹也經(jīng)?？梢?jiàn)。

當(dāng)陽(yáng)光在到達(dá)雨滴之前被水面反射時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生反射彩虹如果水面足夠大，整個(gè)水面平靜并靠近雨幕，反射的彩虹可能會(huì)出現(xiàn)在地平線上。它在地平線處與正常的彩虹相遇，它的弧線在天空中會(huì)更高，因?yàn)樗闹行脑诘仄骄€以上，而正常彩虹的中心在地平線以下。由于上述條件，反射彩虹很少見(jiàn)。

如果反射的電弧再次反射，并且霓虹反射弧和希氏反射弧同時(shí)出現(xiàn)，則同時(shí)出現(xiàn)六個(gè)（或是8條）彩帶也是可能的。

全圓彩虹

事實(shí)上，每道彩虹都是一個(gè)圓圈，但從地面上看時(shí)，彩虹的下部被地面擋住了。因?yàn)椴屎绲闹行呐c太陽(yáng)在天空中的位置有關(guān)，太陽(yáng)的高度角越低，彩虹的中心越高，圓圈的更多部分上升到地平線以上。在日落或日出時(shí)，通?？梢杂^察到半圓形的彩虹，即半個(gè)完整的圓形彩虹。為了觀察彩虹的下部，水滴必須在觀察者的下方陽(yáng)光可以照射到這些水滴上。然而，當(dāng)觀測(cè)者在地面上時(shí)，這些條件很難滿足。但是如果你從高樓或飛機(jī)上觀察，你可以滿足這些條件，這樣你就可以看到完整的圓形彩虹。在日常生活中，我們可以背對(duì)太陽(yáng)噴射水霧，產(chǎn)生一個(gè)小的圓形彩虹。

月虹

月虹（moonbow）它是月光產(chǎn)生的彩虹，它的光源與太陽(yáng)彩虹不同，太陽(yáng)彩虹是由月球表面反射的光而不是直射的陽(yáng)光引起的。與太陽(yáng)彩虹相比，月光彩虹較弱，因?yàn)樽鳛楣庠吹脑虑蛄炼认鄬?duì)較低。由于月虹的光照強(qiáng)度較低，通常無(wú)法激活人眼中感受顏色的視桿細(xì)胞，因此很難直接分辨月虹的顏色用肉眼觀察月亮彩虹通常呈現(xiàn)白色。如果使用專業(yè)設(shè)備拍攝月虹，可以發(fā)現(xiàn)月虹中的不同顏色仍然可以清晰區(qū)分。

除了光源不同之外，月亮彩虹的形成機(jī)制與太陽(yáng)彩虹相似，都是由于光線在水滴中發(fā)生折射而形成的，因此月亮彩虹總是出現(xiàn)在月亮對(duì)面的天空中。這一現(xiàn)象在亞里士多德 大約在公元前350年。

與太陽(yáng)彩虹不同，月亮彩虹通常出現(xiàn)在月亮最亮的階段，通常在滿月期間。要觀察月亮彩虹，必須滿足某些條件。月亮應(yīng)該位于天空的較低位置，最好不超過(guò)42度，并且不被云遮擋。此外，光污染水平、大氣中的水蒸氣含量等因素對(duì)月虹的形成也非常重要。由于形成條件惡劣，月亮彩虹比白天陽(yáng)光產(chǎn)生的彩虹更罕見(jiàn)。

雙子虹

雙子虹(Double line   rainbow)多道彩虹同時(shí)出現(xiàn)也是一種現(xiàn)象。但與多重彩虹不同的是，雙生彩虹更加罕見(jiàn)，而且作為雙胞胎的兩種彩虹的顏色順序是相同的。雙子座彩虹的形成被認(rèn)為是由不同大小的雨水滴造成的。由于空氣阻力的影響，下落的雨滴會(huì)變平，而較大的雨滴更容易變平。當(dāng)兩個(gè)不同大小的雨滴相遇時(shí)，它們各自產(chǎn)生略有不同的彩虹，這些彩虹可能會(huì)相互結(jié)合形成雙彩虹。

霧虹

霧虹(Fog   bow)，也稱為白虹(White   rainbow)這是一道接近白色的彩虹，由陽(yáng)光的濃霧形成。霧中的水滴非常小，直徑通常小于0.05 mm時(shí)，這些小水滴的衍射效應(yīng)導(dǎo)致了霧虹顏色的褪色。水滴越小，霧虹越接近白色，它有紅色的外邊緣和藍(lán)色的內(nèi)邊緣。霧虹像普通彩虹一樣出現(xiàn)在天空中背對(duì)太陽(yáng)的一側(cè)，其半徑比普通彩虹略小。

紅虹

紅虹(Rainbow  )它是黃昏或日出時(shí)出現(xiàn)的紅色彩虹。這是因?yàn)樘?yáng) 在黃昏或日出時(shí)，太陽(yáng)的高度角很小，陽(yáng)光必須經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的路徑穿過(guò)低層大氣，并被空氣分子和塵埃散射波長(zhǎng)較短的藍(lán)色和綠色是最強(qiáng)的散射，紅色和黃色在剩余透射光中的比例相對(duì)較高。雨中的雨滴會(huì)進(jìn)一步造成散射，導(dǎo)致罕見(jiàn)的紅色彩虹。

附屬虹

附屬虹(Extra   rainbow) 是沿彩虹內(nèi)邊緣的一種或多種綠色、粉色和紫色絲帶。副虹的形成不能用經(jīng)典幾何光學(xué)來(lái)解釋。這種交替的光帶是由光的相位變化引起的，并通過(guò)雨滴中不同長(zhǎng)度的路徑相互干涉。有些光線是同相的，干涉可以相互加強(qiáng)，形成亮帶；然而，一些光線的相位僅相差半個(gè)波長(zhǎng)，在干涉后，它們將相互抵消并形成暗帶。由于不同顏色的波長(zhǎng)不同，每個(gè)亮帶的顏色也不同，形成了位于主彩虹內(nèi)部的微型彩虹。當(dāng)雨滴直徑小且大小均勻時(shí)，附屬彩虹最為明顯。附屬彩虹現(xiàn)象意味著光的波動(dòng)。1804年，托馬斯楊首次解釋了這一現(xiàn)象。