彩虹为什么是弯的？

彩虹的弯曲源于观察者的眼睛、太阳位置与水滴的相互作用

不是随便下点雨就能出好彩虹

水珠子的大小直接决定着彩虹的“质量”，最理想的雨点大概在0.5毫米到几毫米，人们常说的0.5到4毫米左右，为什么是这个尺寸呢？因为这个大小的雨点掉下来还能保持个球形，光线照进去，折射、反射，就能把颜色分得清清楚楚。

雨点太小，彩虹就“糊”了

要是雨点小一点，像毛毛雨，或者雾气中那么小，小水珠的直径比零点五毫米还要小，特别小一些，零点一毫米的时候情况不一样了。

这时候，光的衍射效应就成为主角，雨点太小，小到和光的波长相近，光不再是简单地被折射、反射，而是会“绕过去”，发生衍射，这样，好不容易分开的颜色又混到一块儿去了。

所以小雨点形成的彩虹颜色就特别淡、特别模糊，甚至就是白色的。而且小水珠掉得慢，风吹就散了，或者还没掉到地上就蒸发了，不可能形成稳定的彩虹。

雨点太大，彩虹也“乱”

雨点若超过四五毫米，掉下来的时候，空气阻力会把它弄变形，下面变扁，不再是圆圆的球了。这么一变，里面光晃悠的路线就乱了，彩虹可能就变形，或者颜色分界线看不清，不好看。

为什么弯曲

阳光射到空中水珠上，先折射，钻进水珠。水和空气密度不同，光线拐弯。不同颜色光波长不同，拐弯角度不同。红光大概42度，紫光40度左右。差这点儿，光就被拆开，这就是色散。

光线进到水珠里，会在水珠另一面反弹回来，然后从水珠里出来，再回到空气中，这一进一出，又会让光更分散。

光线从水珠里出来的时候，跟进去时候的那束阳光，形成了一个固定的夹角，大概就是42度左右，这个角度是死的，所以只有那些刚好能把光线以这个角度反射到你眼睛里的小水珠，你才能看到彩虹。

所有这些符合条件的水珠连起来，就是一个圆锥面，你的眼睛在圆锥的顶点，彩虹就是圆锥面的一部分，因为我们在地上，地平线挡住了圆锥的下半部分，我们看到的通常是圆的一段，飞机上看的话，如果条件合适，可以看到完整的圆形彩虹。

主虹和副虹，还有点不一样

光在水珠里面反射一次出来，这就是主虹，颜色很鲜艳，红光在外面，紫光在里面。如果光在水珠里面反射两次再出来，就会形成副虹，也叫霓。霓在主虹的外面，颜色跟主虹是反的，红光在里面，紫光在外面，而且它比主虹要暗一点。副虹形成的角大概在50到53度。

你看到的彩虹，是“你的”彩虹

这事还有个好玩的地方，你永远追不到彩虹的尽头。因为彩虹在哪，得看你眼睛和太阳在哪，实时算出来的。你一动，看的角度变，符合反射角度的水珠群也变。所以，每个看到的彩虹都不一样，都是给你的专属彩虹，由不同水珠为你“定制”。

亚里士多德那时候就想着这事了，他觉得阳光打在一堆小水珠上就像打在镜子上，你背着太阳，面向水珠，有些水珠反射到你眼睛里的光，这些能让你看见光的水珠连起来就是彩虹，他发现彩虹是个圆锥形的，太阳越高，圆心越低，露出来就越少。

如果是不同形状的水珠呢？

如果雨水不是圆溜溜的球状，而是方的，或者是扁的，那会怎样呢？彩虹肯定就不成这样子了，光线在水里折腾出的路数会全然不同，最后出来的也许就是一堆乱糟糟的光斑，或者压根儿就组不出规整的弧线，所以，水滴得要是球形才行。

同样的，如果我们把太阳当成一个不是点光源的光源，比如说是个很大的面光源，又或者说是一条线光源，那么形成的彩虹就有可能是奇奇怪怪的形状，一堆堆彩虹或者什么的。

还有水的折射率。如果水的折射率变了，那么彩虹就会弯得不同。折射率大，彩虹就“紧”一些；折射率小，彩虹就“宽”一些。