虹は光の屈折でできる“現象”

雨上がり、空に七色の虹が見えることがあります。実は虹を作っているのは太陽の光です。しかし、太陽の光は白に近い色です。では、どうしてあのような鮮やかな色ができるのでしょうか。
それは、太陽の光が、空気中の水分によって屈折（正確には分散）して、私たちの目に入ってくるのです。屈折とは、ある密度の空間を進む波が別の密度の空間に入ったときに、波の進む方向が変わることをいいます。理科の教科書によく、水の入った入れ物にお金を入れるを浮き上がって見えるというような写真が出ていることがありますが、これは屈折によるものです。

下の写真は、絵柄の入ったお皿に水を入れたものです。
水を入れると絵柄が浮き上がって見えるのが分かります。

屈折のモデル

左の図は、下のほうが光の速度が遅い（密度が高い）空間になっています。 上と下の空間の境界で屈折するので、入射するの時の角度"a" よりも、屈折したあとの角度"b"のほうが小さくなっています。

光の分散・スペクトル

太陽光のような白色光をプリズムに通すと、通過した光が虹のような色の帯となります。この現象を光の分散といいます。そして、この光の帯のことをスペクトルといいます。光の波長によって屈折する角度が違うのでスペクトルが生まれるのです。波長が短い、つまり紫に近いほどよく屈折します。虹は、この分散という性質によってできています。

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