文／檸檬

下過雨的午後，剛想走出門，一抬頭，天邊出現一道彎彎的彩色弧線，是彩虹！不過彩虹到底怎麼產生的呢？

折射反射 色散重奏

簡單來說，彩虹的出現，是陽光與水滴一起合演的一齣「光的折射、反射與色散三重奏」。當太陽光穿過空氣中的小水滴時，第一件事就是「折射」，也就是光線因為從一種介質（空氣）進入另一種介質（水）時，行進方向改變了。

光在進入水滴時被折射，接著在水滴內部反射，然後再一次折射出來，這一進一轉一出，構成了彩虹的主體工程。但最關鍵的是，不同顏色的光彎曲的角度不同。紅光波長較長、彎得少；紫光波長較短、彎得多。當這些分散的光線從不同水滴中射出、剛好進入你的眼睛視線內，就成了那道紅橙黃綠藍靛紫的圓弧。

所以，彩虹的「七彩」不是光自己變色，而是白光的「分家大作戰」。原本混在一起的各色光，被水滴這個天然稜鏡分門別類，我們看到的每一種顏色，都來自某一個特定角度、某一顆水滴的光線路徑。

淡弧干涉 機率不高

那麼，干涉有沒有幫上忙呢？這就要看我們觀察得有多細。大多數人看到的主彩虹，其實不涉及干涉，主要是折射與反射的結果。但當你仔細看主彩虹內側，有時會發現一兩條若隱若現的淡彩弧，它們像彩虹的影子、又像畫筆沾水後的輕輕一抹。這些淡淡的「附加彩虹」，在物理學上有個專有名字，叫作複虹（supernumerary rainbow）。

這時候，光的干涉現象終於正式登場。簡單說，當水滴夠小又一致，從水滴中反射出來的光線會出現「路徑相近但不完全相同」的情況。當這些光波彼此重疊時，就會發生干涉，有些地方波峰與波峰疊加，亮度變強；有些地方波峰與波谷抵消，亮度變弱，於是你就會看到那幾條淡彩弧。

下次偶遇彩虹，不妨停下腳步，稍微想想，這是光在水滴中完成了一場精密而熱情的高難度操作。它經歷了折射、反射，再折射，甚至還加了一點點干涉的小巧思，一切只為在所有人眼前，展現一場不收門票的奇幻演出。