中國數字科技館 2018-04-12

彩虹、海市蜃樓、霞、極光都屬於自然的光影。

彩虹：彩虹是因為陽光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射，在水滴內亦以不同的角度反射，造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時，陽光進入水滴，先折射一次，然後在水滴的背面反射，最後離開水滴時再折射一次。因為水對光有色散的作用，不同波長的光的折射率有所不同，藍光的折射角度比紅光大。由於光在水滴內被反射，所以觀察者看見的光譜是倒過來，紅光在最上方，其他顏色依次在下。

海市蜃樓：它的成因是光線在空氣中被折射，再加上全內反射的結果。空氣本身並不是一個均勻的介質，在一般情況下，它的密度是隨高度的增大而遞減的，高度越高，密度越小。當光線穿過不同高度的空氣層時，總會引起一些折射，但這種折射現象在我們日常生活中已經習慣了，所以不覺得有什麼異樣。可是當空氣溫度在垂直變化的反常，並會導致與通常不同的折射和全反射，這就會產生海市蜃樓的現象。大部分海市蜃樓都發生在大海和沙漠中，夏天的柏油馬路上偶爾也會看到。

霞：早晨和傍晚，在日出和日落的天邊，時常會出現五彩繽紛的彩霞。朝霞和晚霞的形成都是由於空氣對光線的散射作用。當太陽光射入大氣層後，遇到大氣分子和懸浮在大氣中的微粒，就會發生散射。 俗話說“朝霞不出門，晚霞行千里”，這就是說，早晨出現鮮紅的朝霞，說明大氣中水滴已經很多，預示天氣將要下雨。如果出火紅色或金黃色的晚霞，表明西方已經沒有云層，陽光才能透射過來形成晚霞，因此預示天氣將要轉晴。

極光：極光是南北極地區特有的一種大氣發光現象，在東西方的神話傳說中都留下了美麗的身影。在我國的古書《山海經》中也有極光的記載，書中談到北方有個神仙，形貌如一條紅色的蛇，在夜空中閃閃發光，它的名字叫觸龍。關於觸龍有如下一段描述：“人面蛇身，赤色，身長千里，鐘山之神也。”這裡所指的燭龍，實際上就是極光。