王美峥　侯恕

雨后长虹，如梦似幻. 彩虹是大自然中一个神奇而美丽的光学现象.在阳光的照耀下，我们经常可以在雷阵雨过后，瀑布或者人造喷泉旁边，见到迷人的彩虹.如果空气质量较好，我们还可能有幸欣赏到漂亮的双层彩虹，如图1所示.颜色鲜明的虹（第一阶彩虹）叫主虹.出现在主虹的外侧，颜色暗淡和模糊的虹（第二阶彩虹）叫副虹（又叫霓）.主虹的颜色顺序是，红色在弧拱外侧，而副虹的色彩顺序与此相反.在两阶彩虹中间，有一个较为深色的暗带，为了纪念这个暗带的发现者亚历山大，通常把它称为亚历山大暗带.[1]在过去漫长的研究过程中，人们发现彩虹的形成实际上是由于大气中的小水滴或者小冰晶对太阳光的散射作用引起的.那么为什么虹（主虹）外红内紫，而霓（副虹）外紫内红呢？

笛卡尔关于虹的理论

追本溯源，第一位对虹给出满意解释的人，是笛卡尔，他的论文发表于1637年.笛卡尔在他的《方法论》中描述了光线在水滴里的路径，找出了产生虹和霓的光线的出射位置，并利用折射定律计算了虹、霓的角度.经过理论研究和实验研究，笛卡尔得到如下结论：美丽的彩虹是太阳光射入球状水滴，经一次内反射之后出射形成的，霓出现在主虹的外侧，它是光线进入水滴后经两次内反射之后出射形成的.如图2所示.

彩虹的颜色

笛卡尔说明了彩虹的基本性质，却没有解释彩虹为什么会呈现出艳丽的色彩.直到大约三十年以后，牛顿理解到：白色光是所有颜色光的混合物；……