虹は何故できるのですか？

質問

化学と生物のセンター模試（河合）合計は、大体180くらいの一浪生です。
物理の知識はほとんどありません。

昨日、雨上がりに虹が半円状に出ていました。
二重になっていたのですが、下のほうが濃くなっていました。

虹というのは、どういう原理で出来るのでしょうか？

よろしくお願いします！

回答No.5

ruehas · ベストアンサー

こんにちは。
虹は太陽光が雨などの水滴に反射してできます。太陽の光は、ただ鏡などで反射させても虹にはなりませんよね。七色の虹になるのは、水滴が光を屈折して反射させているからです。
光の色の違いとは、光の波長の違いです。太陽光には様々な波長が混ざっていますが、それぞれの波長は屈折率が違いますので、屈折することによって波長ごとに分かれてしまいまうんですね。人間の目では、それがだいたい七色くらいに判別できます。

丸く見えるのは、丸い水滴が同じ角度で光を反射しているからです。水というのは本来無色透明ですが、水滴には周りの空気との界面（表面）があります。ここを通り抜けるとき、光は丸い水滴に対して内側に角度を変えて屈折します。そして、中に飛び込んだ光は、水滴の内面に反射して外に飛び出して来るのですが、そのときに再び角度を変えます。このようにして、水滴に飛び込んだ光は角度を変えて反対側に飛び出してくるわけなんですが、それが虹として見える角度がだいたい４２度なんです。屈折した光は４２度前後の角度で均等反射されますので、その範囲が丸い虹となります。

二重に見えたのは、虹の反射角には、もうひとつ５１度というのがあるからです。この角度ですと、光は水滴の中で反転し、上下逆さまになって出て来るんですね。このため、４２度の虹が鮮やかな紫から赤に変わるのに対し（下の方の濃い虹ですね）、５１度の虹は赤から紫と逆に並ぶ、ややぼやけた輪郭になります。４２度の方を「正虹（オス虹）」、５１度の方を「副虹（メス虹）」と言います。
このように、虹というのは反射角が決まっていますので、太陽光の入射角度と水滴の反射角度が一致した位置でなければ見ることはできません。ということですから、４２度と５１度、この二重の虹を両方一緒に見られたということは、質問者さんはたいへん運が良いということです。浪人中の学生さんなんですよね。これはもう、来年は合格間違いなしです！

お礼

どうもありがとう御座います！！

かなり分かり易く、読ませていただきました。
特に、正虹と副虹の出来方の違いと、両者の色の順序と濃さの違いが、納得がいきます。

どうしても受かりたいのですが、数学が9割いかず…（笑）

回答No.4

ayemex011s

光が波の性質を持っていることはご存知ですね
波は空気と雨粒のように密度の違う物質間の境界面を抜けるときに進行方向が屈折しますが、そのとき波の波長(これが色を決定します)によって屈折する度合いが違うため、太陽光線のように様々な色の光が混じった光線は色で分解されて虹ができるのです

お礼

どうもありがとう御座います！！

波長の違いによる、屈折の度合いの違いが、色の違いとして現れる、という感じで覚えておこうと思います！

回答No.3

gon_70

二重に見える虹の薄いほうは副虹といいます。
水滴の中で2回光が反射すると、副虹になるそうです。詳しくは、下記のURLをご覧ください。
副虹は、夕立の後など、一気に晴れ上がって空気の澄んでいるときには、よく見えます。よく見ると、内側に第三の虹が見えることもあります（下記のサイトによれば、過剰虹というらしい）。

参考URL：

http://www.asahi-net.or.jp/~cg1y-aytk/ao/rainbow.html

お礼

どうも有り難う御座います！！

参考URLを見てみました。
かなり詳しくかかれていますので、お気に入りに追加しました！

回答No.2

mukichan

虹の出来る原理は一番の方が回答されているので良いでしょう。虹の面白い話をひとつ。飛行機からまれに虹を見ることが出来ます（パイロットはしょっちゅう見てるのでしょうが）。形は半円ではなくて円になります。初めて見たときはサプライズでした。一種のブロッケン現象だと理解すればいいと得心しました。

お礼

どうもありがとう御座います！！

円形の虹、出来たら一度見てみたい、と思いました！

回答No.1

ti-hi

虹は光が雨上がりなど大気中の水分と屈折して出来ると聞きました。詳しいことは下記のサイトをご覧ください。

参考URL：

http://www.science-with-mama.com/kumataro/157/

お礼

どうも有り難う御座います！！

参考URLの、
「雨粒の中で屈折するとき、色によって曲がり具合がちがうので、雨粒の外に出て来ていろいろな色に分かれる」
という記述は、参考になりました。