作者 纪云
彩虹是怎么形成的?我们的常识是阳光照射在无数的水滴上折射并反射后形成了七色彩虹,在所有的认识彩虹形成的文章和视频中也是这样的分析思路,用物理光学知识解释水滴对光学的折射产生彩虹。(见下面他们画的光路图)
我认为这个分析解释就是个臆造逻辑,这不是彩虹(或日晕)形成的究竟!我可以问:
1、当无以计数的纷乱水分子都产生这样的反射和折射时,它是怎么形成了规律状态的圆弧彩虹?又当我们看到“神奇”的日晕(很多人把它称为佛光)时,还是水分子再折射吗?!
2、上面那样画光在水滴里的光路图,水滴答应吗?(哈哈)光进入水滴后会发生第一次折射,应该继续穿透水滴发生第二次折射。凭什么光在水滴内是被反射回来,然后又折射穿出水滴?
3、你见过三棱镜光折射实验里,七色光谱是反射后发生的吗?(见下面三棱镜的实验光谱)
4、在看到彩虹的时候,你真的看到水滴了吗?如果看不到水滴,为什么要画水滴的光路图呢?
先来看看有几种自然或人为情况产生的彩虹现象,我们经常可以在瀑布、各种浇灌喷水、景观喷泉的环境里看到彩虹。这些下落的水滴或被喷射出来水都有一定的势能或动能,根据能量守恒定律,能量既不可以创生也不可以消灭,带有能量的下落水滴或喷射出的水滴,在运动中会不断分裂出更小水滴(或分子状水雾),这些小的雾(水)滴依然带有它自己的能量,同时阳光的照射也会赋予极其细小的雾气水分子热膨胀的能量(可以用物理学中的标量来描述它,即有大小没有方向力),水雾环境所形成的状态是一个同密度、有一致性、有稳定性、是包围的能量场状态,即形成了一个密度场,且在一段时间内的一个定常场。这时形成的环境也就如同一个完整的透明玻璃球体(在地面以上部分实际是个半球体)。这个玻璃体就像三棱镜叠加排列的圆,阳光(复色光)透过这个玻璃体时产生折射,我们就会看到环形七彩的彩虹现象。所以它是环境“场”整体对阳光产生了两次折射,而不是每个水滴的折射+反射+折射,是水汽(气)形成的一个定常场产生的整体折射作用!
在大雨之后为什么有时会产生彩虹呢?通常降雨面积不是特别大时且雨停后,局地开始放晴,之前降雨时雨水下落时水滴的势能部分转化分裂出具有能量的细小水汽分子,就产生了相对巨大水雾能量场,在自然状态下,这个无矢量的场就会形成一球状的场,但地面上为半球状能量场,这个半球的“玻璃体”折射的阳光,就出现了半圆形彩虹。
那日晕又是怎么形成的呢?一般是晴朗天空下,高空中形成了一个球形气场,这个气场的空气分子密度一般低于形成彩虹的水汽分子形成的气场(密度场),当气场密度越高时,对自然光的分解折射水平越高,还有这个气场“玻璃体”的介质就是水汽分子或空气分子,分解折射的层级清晰与它们的透明度也相关。形成的气场(汽场)能量越高,也表明密集的程度越强,密度高且透明度高,你看到的七彩分层越清晰。而空气气场的透明度相对低的时候,只对自然光产生了折射却少了分解,你就只看到复合光的光环。(下面照片都是我自己拍到的部分彩虹和日晕现象。我的照片中对日晕的现象也有比较,拉萨的那张与其它的比较,说明了拉萨环境气场透明度高的作用。)
他们都是在拿水滴对光线的折射做为形成彩虹本质来认识,那结论就是:有水滴,有阳光,有你自己适合的观察角度就可以看到彩虹。如果是这样我们就可以做实验,用一个透明的玻璃箱里面让它充满水蒸汽,你看可以看到彩虹吗?一定不会有彩虹产生。所以并不是有水滴(况且空气中根本就没有水滴)和阳光就会产生彩虹。
解释彩虹形成早已有了人们知道的常识,是水滴折射。那为什么不容易认识我提到的形成彩虹的本质是场的折射,的确感受到场的存在,不是每个人都会发现的,它是需要一些开放的探索精神。解释彩虹的形成实际要运用物理学的场论概念,物理学中把某个物理量在空间一个区域内的分布称为场,如温度场、密度场、电场、磁场等,如果形成场的物理量只随空间位置变化,不随时间变化,这样的场就称为定常场。当雨后放晴、瀑布环境等,形成了一个气(汽)分子的相对时间内一个恒态的密度场。而这个场就似一个巨大的玻璃球(彩虹形成时是半球,日晕形成时是圆球形)。这就是彩虹形成机理的根本,这也许就是为物理学的进一步探索完善增加了一块垫脚石。
(供参考的物质折射率比较:水1.33、水晶1.55、金刚石2.42、玻璃按成分1.5~1.9)
(物理学中场可以分为标量场、矢量场和张量场三种,有密度场、温度场、引力场、电场、磁场等。依据场在时空中每一点的值是标量、矢量还是张量而定。我所描述形成汽场(气场)更符合张量场的定义。张量场:假如一个空间中的每一点的属性都可以以一个张量来代表的话,那么这个场就是一个张量场。)
(本文题头照片源自网络,以下照片均为本人拍摄和拍摄的本人)
由于条件所限,我做了一个简单的实验来证明我的看法。玻璃球=“场”;光源=“太阳”;投影的光圈=“光晕”。
写这篇文章的时候,基本所有人都会说:你这就是缺少科学认识的偏见!悟到真理,不是现有知识的给予,这一定就是明天的真相!