虹的形成：夏日傍晚雨后的天空中常常悬浮有大量的微小水珠，在傍晚差不多水平
射向东方的太阳光射到这些微小水珠内经过一次全反射后，再从水珠内折射出来并斜
向下方射到人们的眼睛里，光路如图4中示（一束平行的太阳光沿图中方向射入空中的
一小水滴时，由于折射而进入到水滴中且同时发生色散，然后经过一次反射再从水滴
射出，由于红光在水珠中的折射率最小使其出射光线与入射光线成 ，而紫光在水珠中
的折射率最大使其折射光线与入射光线成 ，即得到图中单色光的分布情况）；人眼按
直线追溯射入眼中的光线射来的方向看到偏折较小的红光出现在“虹”的最外侧，而折
射率最大的紫光出现在“虹”的内侧；而且太阳光经过水滴后主要发生一次反射，故
人们将“虹”又称为主虹。
霓的形成：图5示当一束太阳光射入一小水滴发生折射（色散）而在水滴内发生两次
全反射时，其在水珠中的传播如图示，折射率小的红光的出射光线方向与入射方向成 ，
折射率大的紫光的出射方向与入射方向成 ，人眼根据视觉的直线特性而将观察到射出
水滴后的光线在空中形成外侧成紫色而内侧成红色的彩色分布。由于太阳光经过水滴后
发生两次反射的情况较发生一次反射的光能量损失很多，因而“霓”的亮度比“虹”的
亮度暗得多，故又将其称作副虹，而且副虹位于主虹之上，副虹下面才是主虹。主虹中
颜色的分布为外红内紫，副虹的颜色分布为外紫内红；人们通常观察到天空中的彩虹主
要是主虹而副虹因为太暗一般不容易被人们观察到。
太阳光在水珠内经过三次、四次反射也可以形成彩带而被称为第三虹、第四虹等，但它
们的色彩更暗淡，故一般很难看得到。 | 
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