彩虹为什么是圆弧形的，彩虹是一种光学现象。当太阳光照射到空气中的水滴时，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光谱，一般为雨后常见。那你知道彩虹为什么是圆弧形的吗？
为什么彩虹是圆弧形的
夏日午后，太阳位于西方，暴雨过后，空气中还留有大量的小水滴。当我们面向东方，便看到了天空中圆弧状的彩虹。这是因为阳光穿越了大气，向东通过了我们的头顶，碰到了从暴风雨落下的水滴，发生了色散。
白色的阳光其实是多种颜色的光混合而成，通过小水滴折射以后，不同颜色光因偏折角度不同而被分开，形成了七色彩虹。如果我们再看仔细一点，就会发现当一道光束碰到了小水滴时，
会有两种可能的路径：一种可能是直接透射过去，还有一种更有趣的可能，光束从小水滴的前表面边缘入射到小水滴内部，在进入时水滴内部由于折射而产生偏折，当光束到达小水滴的后表面发生全反射，又折回水滴内部，再从小水滴前表面离开，而这束面对我们已经发生了色散的光束就是形成彩虹的光。
光穿越水滴时偏折的程度，由光的波长，也就是光的颜色决定的。其中红色光的波长最长，它在水中的折射率最小，经过反射后偏折角度最大，是42°。橙色光与黄色光次之，依此类推，偏折角度最小的`是紫色光，只有40°。所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。
如果我们用一条假想线，连接我们的眼睛和太阳，那么在空间中与这条线呈42°夹角的点，就是红色光所在的位置。这些不同的点连接在一起，会勾勒出一个圆圈。既然蓝色与假想线只呈40°夹角，所以彩虹的内侧总是蓝色的，而外侧总是红色的。事实上如果条件正确的话，可以看到整圈圆形的彩虹。我们所看到的圆弧是被地平线遮挡了彩虹圆圈的下半部分。
站在地上看不到圆形的彩虹，但当天空出现彩虹的时候，你迅速乘上飞机或热气球等飞行器腾空而起的时候，可以看到彩虹和你一起腾空而起，展现出一个完美的七彩圆圈。
扩展资料：
彩虹简介
彩虹，其实只要空气中有水滴，而阳光正在观察者的背后以低角度照射，便可能产生可以观察到的彩虹现象，彩虹最常在下午，雨后刚转天晴时出现，这时空气内尘埃少而充满小水滴，天空的一边因为仍有雨云而较暗。
而观察者头上或背后已没有云的遮挡而可见阳光，这样彩虹便会较容易被看到。另一个经常可见到彩虹的`地方是瀑布附近，在晴朗的天气下背对阳光在空中洒水或喷洒水雾，亦可以制造人工彩虹。
彩虹形成原因
彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈，造成我们所见到的彩虹。
造成这种反射时，阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次，总共经过一次反射两次折射。因为水对光有色散的作用，不同频率的光的折射率有所不同，红光的折射率比蓝光小，而蓝光的偏向角度比红光大。
由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来，红光在最上方，其他颜色在下。因此，彩虹和霓虹的高度不一样，颜色的层递顺序也正好反过来。彩虹意旨光线经过两次折射一次反射，霓虹则是光线经过两次折射两次反射。
彩虹形成的基本条件是水汽和太阳光。下过雨后，空气湿度较大，空气中的水汽可以看做是无数个小水滴。小水珠在空气中基本是个球形，它不管怎么翻过来滚过去，在空间中形状始终不变。当太阳光射入小水滴时，会发生两次折射和一次反射，即“折射—反射—折射”现象。照射到小水珠上不同部位的太阳光会产生不同的折射与反射路径。
但不同角度的光线并不任意发散，而是似乎集中在某一个角度附近，这个角度在42度左右。
虽然棱镜分解太阳光时，每种颜色只被折射到一个固定的角度。但对于水珠，某种颜色的'光会沿着0到42度的任意角度出来，只不过在42度附近亮度最大。
我们可以想象一下，当我们拿着一粒水珠在太阳光中移动时，我们的视线和太阳光之间的夹角逐渐增加。当夹角接近42度时，水珠变成明亮的紫色；继续增加这个角度，水珠的颜色逐渐向红色方向变化；等超过了可见光的范围，水珠又会变成昏暗的。
所以当天空中布满了水珠时，有一部分水珠会把太阳光折射反射再折射到我们的眼中，根据水珠与太阳光以及我们眼睛的相对角度，每个水珠呈现出一种颜色。
凡是相对于观察者处于相同出射角，也就是说呈现相同颜色的，都处于同一个圆上（确切说是同一个锥面上）。对观察者来说，相同折射角的水珠都处于一个圆面上，而相同折射角呈现的颜色相同，因而看到的相同颜色也是一个圆。这就是为什么说彩虹是圆的原因。
我们为什么看到的是个圆弧形呢？这是因为另一半彩虹被地面挡住了。
地球的表面是一个曲面，雨后空气中的水汽也会按照地球的曲面分布，但身处地球之外看到的彩虹，应当是完整的圆环形状。这种情形有时在飞机上可以看到。
事实上如果条件合适的话，可以看到整圈圆形的彩虹。彩虹的形成是太阳光射向空中的水珠经过折射→反射→折射 后射向我们的眼睛所形成。不同颜色的太阳光束 经过上述过程形成彩虹的光束与原来光束的偏折角约 180 - 42 = 138度。
也就是说，若太阳光与地面水平，则观看彩虹的仰角约为 42度。以下动画显示 以相同视角射向眼睛的所有光束，必然在一个圆锥面上 。
想象你看着东边的彩虹，太阳在从背后的西边落下。白色的阳光(彩虹中所有颜色的组合)穿越了大气，向东通过了你的头顶，碰到了从暴风雨落下的水滴。当一道光束碰到了水滴，会有两种可能：一是光可能直接穿透过去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前缘，在进入时水滴内部产生弯曲，接着从水滴后端反射回来，再从水滴前端离开，往我们这里折射出来。这就是形成彩虹的光。
光穿越水滴时弯曲的程度，端视光的波长(即颜色)而定——红色光的弯曲度最大，橙色光与黄色光次之，依此类推，弯曲最少的是紫色光。
每种颜色各有特定的弯曲角度，阳光中的红色光，折射的角度是42度，蓝色光的折射角度只有40度，所以每种颜色在天空中出现的位置都不同。
若你用一条假想线，连接你的后脑勺和太阳，那么与这条线呈42度夹角的地方，就是红色所在的位置。这些不同的位置勾勒出一个弧。既然蓝色与假想线只呈 40度夹角，所以彩虹上的蓝弧总是在红色的.下面。
彩虹之所以为弧型这当然与其形成有着不可分割的关系，同样这也与地球的形状有很大的关系，由于地球表面为一曲面而且还被厚厚的大气所覆盖，在雨后空气中的水含量比平时高，当阳光照射入空气中的小水滴形成了折射，同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹!
