各种光学现象
生活中的光学现象
生活中的光学现象
1、水中捞月一场空:水面相当于平镜面，水中月亮是虚影。
2、池水映明月，潭清疑水浅:光的折射导致水看上去浅了。
3，猪八戒照镜子，里外不是人:平面镜所成像大小相等，物象对称，里外都是猪。
4、坐井观天，所见甚少:光的直线传播。
5、一滴水可见太阳，一件事可见精神:凸透镜原理----放大镜
6、一石击破水中天:水面是平面镜，石块投入打破平面镜，故打破水中天。
7、瞎子点灯白费蜡:光的反射。
万物反射光进入视觉正常的人眼，反射光线却不能进瞎子眼内。
8、照相的底片颠倒黑白:凸透镜两倍焦距外，成相缩小倒立，故照片上像与人颠倒。
9、海市蜃楼:由于空气密度不均匀，折射或全反射现象。
10、立竿见影和举杯邀明月，对影成三人:三人中影子成的人，都是由于光的直线传播。
11、人面桃花相映红:桃花反射的红光映到人的脸上。
12、雨后彩虹：由于雨后大气和浮尘的作用，雨后彩虹特别耀眼。
物理光学现象观察
物理光学现象观察光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的科学。
在物理光学中，我们可以通过观察各种光学现象来深入了解光的性质和行为。
本文将介绍几个常见的物理光学现象，并探讨它们的原理和应用。
1. 折射现象折射是光线从一种介质传播到另一种介质时改变传播方向的现象。
当光线从一种介质射入另一种介质时，由于介质的密度不同，光线的传播速度也不同，从而导致光线的传播方向发生改变。
这种现象在日常生活中非常常见，比如光线从空气射入水中时，我们可以观察到光线的弯曲现象。
折射现象的原理可以用斯涅尔定律来描述。
斯涅尔定律表明，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在一个简单的关系。
当光线从光疏介质射入光密介质时，入射角变大，折射角变小；反之，当光线从光密介质射入光疏介质时，入射角变小，折射角变大。
折射现象在光学仪器的设计和制造中有重要的应用。
例如，透镜和棱镜利用折射现象来实现对光线的聚焦和分散，从而实现光学成像和光谱分析。
2. 干涉现象干涉是指两束或多束光线相互叠加产生的干涉图样。
干涉现象是光的波动性质的重要证据之一。
干涉现象通常可以分为两种类型：相干干涉和非相干干涉。
相干干涉是指两束或多束相干光相互叠加产生的干涉图样。
相干光是指具有相同频率、相同相位或相干时间的光。
著名的杨氏双缝干涉实验就是相干干涉的经典案例。
当一束光通过两个非常接近的狭缝时，光线会发生干涉，形成一系列明暗相间的干涉条纹。
非相干干涉是指两束或多束非相干光相互叠加产生的干涉图样。
非相干光是指具有不同频率、不同相位或不相干时间的光。
例如，当我们在水面上投射两束波长不同的激光时，由于两束光的相干性较低，我们可以观察到一系列彩色的干涉条纹。
干涉现象在光学测量和光学成像中有广泛的应用。
例如，干涉仪可以用来测量光的波长和折射率，干涉显微镜可以实现高分辨率的显微观察。
3. 衍射现象衍射是指光线通过一个或多个孔或物体时发生偏离的现象。
衍射现象是光的波动性质的重要证据之一。
生活中的光学现象
生活中的光学现象生活中的光学现象光学是物理学的一个分支，研究光的性质和行为。
在日常生活中，我们可以观察到很多光学现象，如折射、反射、散射、色散等。
本文将从不同角度介绍生活中的光学现象。
一、反射反射是指光线从一种介质到另一种介质时，遇到边界面发生改变方向的现象。
在日常生活中，我们可以观察到很多反射现象，如镜子里的自己、水面上的倒影等。
1. 镜面反射镜面反射是指光线遇到平滑表面时，按照入射角等于反射角的规律发生反射。
这种现象在镜子里看到自己时非常明显。
此外，在电视屏幕、计算机显示器等设备上也有广泛应用。
2. 漫反射漫反射是指光线遇到粗糙表面时，按照不同角度散开的现象。
这种现象在墙壁上看到自己时比较明显。
二、折射折射是指光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质密度不同而发生改变方向的现象。
在日常生活中，我们可以观察到很多折射现象，如水中的鱼、眼镜片里的图像等。
1. 折射定律折射定律是指入射角和折射角满足正弦定理的规律。
这个规律在光学中非常重要，它可以解释很多光学现象。
2. 全反射全反射是指光线从一种介质进入另一种密度更小的介质时，入射角大于一个临界角时发生完全反射的现象。
这种现象在光纤通信中有广泛应用。
三、散射散射是指光线遇到物体表面或介质中分子时，按照不同角度散开的现象。
在日常生活中，我们可以观察到很多散射现象，如蓝天、夕阳等。
1. 瑞利散射瑞利散射是指太阳光经过大气层时，由于空气分子对不同波长的光具有不同的散射能力而产生蓝天效应。
这种现象在日常生活中非常常见。
2. 绕射绕射是指光线遇到障碍物时，按照不同角度散开的现象。
这种现象在声波、电磁波等领域都有广泛应用。
四、色散色散是指光线经过某些介质时，由于介质对不同波长的光具有不同的折射率而产生颜色分离的现象。
在日常生活中，我们可以观察到很多色散现象，如彩虹、水晶球里的图像等。
1. 棱镜棱镜是一种能够将白光分解成七种颜色的光学器件。
这种器件在科研、艺术等领域都有广泛应用。
奇妙的光学现象及其应用
奇妙的光学现象及其应用光学是关于光的学科，研究光的性质与行为，并以此为基础开发出一系列的应用。
在光学领域，有着许多奇妙的现象，这些现象深深地吸引着人们的好奇心，并被应用于不同的领域。
1. 折射现象当光线从一种介质射入另一种介质时，由于介质密度不同，光线不再是直线运动，而是向不同方向偏折。
这种现象称为折射。
一个经典的例子是“鱼缸效应”。
当我们斜着看一缸水，水里的鱼似乎会向上弯曲。
应用：折射现象被广泛地应用于制造光学元件，如透镜、棱镜、光纤等。
此外，在医学领域，使用激光可以将光束聚焦到几乎达到原子尺度，以进行疗法和手术。
2. 干涉现象当两束来自同一光源的光线相遇时，它们可能会相加或相消。
这种现象称为干涉。
干涉可以是构建性的，即两束光线相加强，产生较亮的区域；也可以是破坏性的，即两束光线相消弱，产生较暗的区域。
一个经典的例子是杨氏双缝干涉实验。
应用：干涉现象也被广泛地应用于制造光学元件，如干涉仪、全息照相、激光干涉测量等。
3. 衍射现象当光通过一道狭缝或一个物体时，它可能会偏离原方向，产生一系列彩虹状的光带。
这种现象称为衍射。
一个经典的例子是菲涅尔双棱镜衍射实验。
应用：衍射现象也被广泛地应用于制造光学元件，如衍射光栅、光学薄膜、光学波导等。
在科学研究中，衍射可以用来研究材料的成分，并探索材料的性质。
此外，衍射也被用于数字图像处理、光学数据存储等领域中。
4. 折射率和色散折射率是光在介质中传播时速度的减小量，它定义为光速在真空中与它在介质中的比值。
每种介质都有不同的折射率。
此外，光的颜色（波长）也受到介质的影响，所以折射率在光线经过介质时会出现变化，即产生了色散现象。
应用：利用折射率和色散现象，可以研发出一系列的光学元件，如LED、LCD等芯片，用于显示屏、LED灯等。
此外，折射率和色散也被应用于研究物质密度、温度等物理参数。
总结光学领域是一个广阔的领域，其中包含了许多奇妙的现象。
这些现象被广泛地应用于制造光学元件，如透镜、棱镜、干涉仪等，也用于医学、通讯、数据存储等领域中。
自然界 光学现象
自然界中的光学现象是指光在与物质相互作用时所呈现出的各种现象。
在我们的日常生活中，我们经常会遇到一些光学现象，比如折射、反射、干涉、衍射等等。
以下是一些具体的自然界光学现象实例：
1. 折射现象：当光线从一种介质射入到另一种介质时，会发生折射现象。
这是因为不同介质对光的传播速度不同所引起的。
一个经典的例子就是当光线从空气中射入水中时，光线的行进方向会发生改变。
2. 反射现象：反射是指光线遇到不透明或半透明物体时，从物体上反弹回来的现象。
一个常见的例子就是我们在镜子中看到的自己的影像，这是由光线在镜子上的反射引起的。
3. 干涉现象：干涉是指两束或多束光线相遇时会产生明暗相间的干涉条纹的现象。
这种现象在很多实验和检测技术中都有广泛的应用。
4. 衍射现象：衍射是指光线经过一个小孔或通过物体边缘时发生弯曲或散射的现象。
衍射现象的产生是由于光的波动性质决定的。
5. 散射现象：光束通过不均匀的媒介时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射。
晴朗的天空所以呈浅蓝色，是大气散射太阳光的结果。
旭日和夕阳呈红色，这是因为早晚阳光以很大的倾角穿过大气层，经历的大气层要远比中午时大得多。
6. 光的直线传播现象：光在同一均匀介质中沿直线传播。
例如激光准直、排队、手电筒的光、小孔成像等都是光的直线传播现象。
日食和月食也是光的直线传播现象，当地球、月球和太阳处于特定的位置和角度时，月球会挡住太阳的光线，形成日食或月食。
这些光学现象在自然界中无处不在，为我们生活带来许多奇妙的景象和实际应用。
光学现象大总结
闯哥物理——光学现象总结
一.光的直线传播（现象）：
1.日食，月食
2.小孔成像（包括树下圆形的光斑）
3.射击瞄准（三点一线）
4.挖掘隧道（激光准直）
5.站队列（只能看见前一个人的后脑勺）
6.凿壁偷光
7.林中光柱
8.坐井观天，所见甚小
9.影子（皮影，手影）
二.光的反射（现象）：
1.平面镜成像（包括水中倒影）
2.黑板反光（镜面反射）
3.湖水波光粼粼（镜面反射）
4.玻璃幕墙（光污染，镜面反射）
5.看见生活中不发光的物体（漫反射）
6.汽车后视镜（凸面镜，扩大视野）
7.手电筒里面的镜子（凹面镜，产生平行光）
8.太阳灶（凹面镜，使平行光会聚）
9.拐角转弯镜（凸面镜，扩大视野）
10.潜望镜（里面2块平面镜，改变光路）
11.自行车尾灯（角反射器，两块垂直的平面镜）
三.光的折射（现象）：
1.插入水中的筷子变弯了
2.在岸上，看见水中的物体变浅了
3.在水里，看见岸上的物体变高了
4.海市蜃楼（沙市蜃楼）
5.提前看见日出
6.叉鱼要朝着看见鱼的正下方叉，才能叉到鱼
7.透过透明介质看见物体
8.凸透镜成像
9.光在饱和糖水中弯曲（糖水不均匀）
四.光的色散（现象）：
1.彩虹
2. 电视机显像管…
五.凸透镜成像（现象）：
1.照相机（摄像机）
2. 投影仪（幻灯机）
3. 放大镜
4.望远镜
5. 显微镜
近视眼镜——凹透镜远视眼镜——凸透镜。
光学现象的原理及应用
光学现象的原理及应用1. 光学现象及其分类光学是研究光的传播、反射、折射、干涉等现象的科学，它研究的是光的物理性质和光与物质相互作用的规律。
光学现象涉及到很多方面，包括直线传播、波动传播以及光与物质相互作用等。
光学现象可以分为以下几类：1.1 反射反射是光线遇到物体表面时发生的现象，它是光线从一种介质到另一种介质时的基本现象。
根据反射面的形状不同，反射又可以分为平面反射和曲面反射两种。
平面反射是指光线遇到平面面后发生的反射现象，而曲面反射则是指光线遇到曲面后发生的反射现象。
1.2 折射折射是光线从一种介质进入另一种介质时发生的现象。
当光线从一种介质进入另一种介质时，由于介质的光密度不同，光线的传播速度和传播方向都会发生改变，这就是折射现象。
根据折射面的形状不同，折射又可以分为平面折射和曲面折射两种。
1.3 干涉干涉是指两束或多束光线相互叠加而产生的现象。
当两束或多束光线相遇时，它们会相互叠加形成干涉图样，包括明条纹和暗条纹。
干涉现象的形成需要光的波动性和相干性。
1.4 衍射衍射是光通过孔缝或边缘时发生的现象。
当光通过一个孔缝或者绕过一个物体的边缘时，会出现明暗相间的衍射图样。
衍射是光的波动性的重要体现。
2. 光学现象的原理光学现象的原理可以用光的波动性和几何光学来解释。
2.1 光的波动性原理根据光的波动性原理，光可以看作是一种电磁波，它遵循波动方程和波的干涉、衍射规律等。
光在传播过程中会发生折射、反射等现象，这些都可以用光的波动性来解释。
2.2 几何光学原理几何光学是一种简化的光学理论，它假设光的传播是沿直线传播的，不考虑光的波动性。
几何光学可以用来解释光的反射、折射以及成像等现象。
它是光学中最基础的原理。
3. 光学现象的应用光学现象有着广泛的应用，涉及到很多领域，包括物理、化学、生物、医学、通信等。
3.1 光学仪器光学仪器是利用光的原理来进行观测、测量和分析的工具。
常见的光学仪器包括显微镜、望远镜、光谱仪、光电二极管等。
小学物理中的光学现象
小学物理中的光学现象
小学物理中的光学现象包括光的直线传播、光的反射、光的折射、光的色散等。
以下是一些有趣的光学实验：
- 光的单缝衍射实验：把两个剃须刀片卡在土豆上，中间只留一个小小的细缝。
打开激光笔，调整位置，让激光对准刀片中间的缝照过去，就能在对面的纸上看到一条明暗相间的光斑，这便是光的单缝衍射现象。
- 光的双缝干涉实验：用激光笔照射双缝，在缝后的屏上会出现明暗相间的条纹，这是因为激光束通过双缝后，由于波的叠加原理，会形成明暗相间的干涉条纹。
- 光的色散实验：用三棱镜对着阳光，可以看到阳光被分解成七色光，这就是光的色散现象。
这些实验可以让学生亲身体验光学现象，提高他们的观察能力和动手能力，培养他们对物理学的兴趣。
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天空为什么是蓝的：因为当太阳光进入大气后，空气分子和微粒（尘埃、水滴、冰晶等）会将太阳光向四周散射。
因为当微粒的直径小于可见光波长时散射强度和波长的四次方成反比，所以波长较长的红黄等光透射性大，大部分能够直接透过大气射向地面，而波长较短的蓝紫光，很容易被大气散射，但空气分子对紫光的吸收作用较强，所以晴天时天空是蓝色的。
吹肥皂泡时的光学现象：刚开始时，肥皂泡各处厚度较厚，发生等厚干涉时各级彩色条纹重合在一起，故显为白色，在重力的作用下，使肥皂泡上面薄下面厚，发生等厚干涉时各级彩色条纹分开，故显为彩色，当肥皂泡越来越薄，其厚度接近可见光波长时，所有光干涉相消，从而为无色透明。
油膜的彩色原理：光在油膜上发生等倾干涉。
晕：天空中有一层高云，阳光或月光透过云中的冰晶(卷状云、冰雾等)时发生折射和反射，便会在太阳或月亮周围产生彩色光环，光环彩色的排序是内红外紫。
称这七色彩环为日晕或月晕，统称为晕。
为什么日出日落太阳是扁的：由于地球引力的作用，大气层中的空气密度是不均匀的，越接近地面密度越大。
早晨和傍晚，太阳光是斜着通过密度不均的大气层的，就会产生明显的折射现象。
这种折射越近地面越强，因而，从太阳这个巨大火球下部边缘射来的光线，比它上部边缘射来的光线折射得厉害，下缘也就比上缘抬高的更显著一些。
为什么天上的星星一闪一闪的：由于恒星距地球远，在地球上只能看见一个小点，当光线穿过大气层时，光线经大气要屡次折射，大气是流动的，这样星星发射的光在传到观察者眼睛的过程中就会忽前忽后、忽左忽右、忽明忽暗，总在不时的变化，所以后一闪一闪的。
月全食时月亮缘何“脸红”？“红月亮”归功于暗红色的光，其实就是照射到月面上的太阳光。
在地球周围有层像薄纱似的透明度较好的大气层，阳光从地球侧面的大气中穿行时，是先从空间进入大气层，然后，又由大气层进入空间，这样就产生了两次折射，结果和光线透过凸透镜相仿，有点向内弯，向地心方向偏折的聚合光线就照到月亮上去了。
太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光线混合成的。
当太阳光经过地球上的大气层被折射到地球背后影子里去的时候，它们都受到大气层中极其微小的大气分子的散射和吸收。
像黄、绿、蓝、靛、紫等色的光波比较短，在大气中受到的散射影响比较大，它们大部分都向四面八方散射掉了；红色的光线波长比较长，受到散射的影响不大，可以通过大气层穿透出去,折射到躲在地球影子后面的月亮上。
所以，在月全食时，公众看到的月亮是暗红色的，即所谓的“红月亮”。
插入水中的筷子在水面处“弯折”光从空气进到水里，因为水的密度比空气大得多，于是，在水和空气相交处发生折射，不再沿着原来的方向转播。
把筷子伸进水里时，我们眼睛看到的是水下那部分已经发生折射的光线。
这股光线当然不会与水面上的光线成一条直线，所以筷子没有断，但是看起来却像断了一样。
海市蜃楼海市蜃楼是自然发生的光学现象，它将光线偏折而在遥远的距离或天空中生成虚像。
在大气科学中称为蜃景。
相对于幻觉，海市蜃楼是一种真实的光学现象，由于观测到的位置是由实际光线折射形成的虚像，它可以用照相机来捕捉影像。
然而，会出现什么样的影像全由人类心灵解释的能力来确定。
例如，在地面的上蜃景非常容易被误认为来自一小片水洼的反射。
蜃景可以分类为"下蜃景" （意思是低）、"上蜃景" （意思是高）和"复杂蜃景"，一种包含一系列异常复杂，垂直堆栈影像，形成快速变化蜃景的上蜃景。
成因：冷空气的密度比暖空气大，因此有较大的折射率。
当光线由冷空气进入有着明确边界的暖空气，光线会弯曲偏离温度梯度的方向；当光线由暖空气进入冷空气，它们会偏向接近梯度的方向。
如果接近地面的空气比更上面的温暖，光线会弯曲成朝上呈现凹线的轨迹。
一旦光线抵达观测者的眼睛，视觉皮层将解释成它是沿着"视线"笔直的前进，然而这条线只是它抵达人眼处弧线的切线方向。
结果是天空上的下蜃景似乎是在地面上。
观测者可能会错误的解释这些景象是水反射至空中的，对大脑而言，这是较为合理和常发生的。
在地面的空气比上层微冷的状况，光线会被偏折朝下，产生"上蜃景"。
"宁静"状态的地球大气层垂直梯度大约是高度每升高100米，温度变化-1℃(数值是负的是因为温度随高度增加而降低)。
发生蜃景的温度梯度必须比这个大许多。
这个温度梯度的量级至少是每米2℃，而要达到每米4℃或5℃才会出现明显的蜃景。
这些条件常出现在被强力加热的地面，例如，当太阳一直照耀着砂或沥青，通常就会生成下蜃景的景象。
晚霞余晖晚霞余晖是日落后于苍穹上所展现的白色或玫瑰色的光晖，其因为太阳光斜照至地球时遇到悬浮在大气层高处的细小尘粒产生散射而成，而其通常会在日落后在云层最高处之上形成。
极光极光（Aurora或Polar light或Northern light）出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚丽多彩的发光现象。
而地球的极光，由来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。
极光不只在地球上出现，太阳系内的其他一些具有磁场的行星上也有极光。
原理：过去的理论在过去，有些理论被用来解释这种现象，但现在都已经过时了。
•本杰明•富兰克林（Benjamin Franklin）的理论：神奇的北极光是浓稠的带电粒子和极区强烈的雪和其他的湿气作用造成的。
•极光的电子来自太阳发射的光束。
这是克利斯蒂安柏克兰在1900年提出的说法，她在实验室用真空室和磁化的地球模型，显示电子是如何被引导至极区。
这个模型的问题包括本身缺乏在极区的极光、负电荷本身自行散射这些光束、而且在近期内仍然缺乏任何太空中的观测证据。
•破水桶理论：极光是溢流出的辐射带，这是詹姆斯范艾伦和工作伙伴大约在1962年首先提出的。
他们指出在辐射带内获得的巨大能量很快就会在极光的漫射中耗尽。
不久之后，很明显的陷在辐射带内的都是高能的带正电离子，而在极光内几乎都是能量较低的电子。
•极光是太阳风中的粒子被地球的场线引导至大气层顶端造成的,这适用于极光的尖点，但在间点之外，太阳风没有直接的作用。
另一方面，太阳风的能量主要都留驻在带正电的离子，电子只有0.5eV，而在尖点上会上升至50-100eV，这仍然远低于极光的能量。
现代的理论根据美国国家航空航天局“瑟宓斯卫星任务”（2007/12）（Themis mission）传回的新数据，科学家发现太阳释放的带电粒子像一道气流飞向地球，碰到北极上空磁场时又形成若干扭曲的磁场，带电粒子的能量在瞬间释放，以灿烂眩目的北极光形式呈现，而地球的极光主要只有红、绿二色是因为在热成层的氮气和氧原子被电子撞破，分别发出红色和绿色光。
这项研究是由美国加州大学洛杉矶分校的安吉罗波洛斯主持，其研究结果已于2007年12月9日在“美国地球物理联合会”的学术会议中发表。
瑟密斯卫星任务的5个人造卫星群2007年2月成功发射升空，3月在阿拉斯加和加拿大上空侦测到北极光出现两小时，同一时间卫星也侦测到带电粒子流接触到北极磁场。
而让安吉罗波洛斯惊讶的是，带电粒子和磁场接触形成的地磁风暴以每分钟650公里的速度掠过空中，威力相当于芮氏规模5.5的地震。
科学家早就怀疑，北极光的能源来自带电粒子与北极磁场接触产生的扭曲磁场，但这个理论一直到2010年5月才获得证实，当时瑟密斯任务的卫星群从地球上空6万多公里首度测到扭曲磁场的结构。
极光是地球周围的一种大规模放电的过程。
来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线（Field line）集中到南北两极。
当他们进入极地的高层大气时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，产生光芒，形成极光。
[3]在北半球观察到的极光称北极光，南半球观察到的极光称南极光，经常出现的地方是在南北纬度67度附近的两个环带状区域内，阿拉斯加的费尔班克斯（Fairbanks）一年之中有超过200天的极光现象，因此被称为“北极光首都”。
彩云彩云（Iridescent Clouds）通常为一种荚状云，具有明亮点或彩色边缘，其色彩称之为云彩（Irisation 或 Cloud Iridescence），常见的色彩是桃红色或绿色，位在距太阳附近的云上。
彩云的形成为一种“衍射现象”(Diffraction)，其云彩为大型日华的片段，但比例过小，无法观察出圆弧[1]。
形成原因：日光通过带有水滴微粒悬浮的薄云时，水滴使得通过的光产生不同方向的衍射，衍射的光彼此干涉，光波相结合处会看到明亮的光，相抵消处的光线较暗。
不同色光的衍射角度不同，一种色光的明亮区在另一种色光的阴暗区显现出来，渐次形成色彩次序。
在离太阳愈远的地方色彩愈淡。
由于云朵为不规则片状分布，因此产生不规则片状的艳丽彩云。
形成条件：•位在距离太阳10至40度的云。
•云为带有均匀小水滴的薄云，如高积云、卷积云，尤其是荚状云，罕见如珠母云则会形成非常明亮的彩云。
•天气晴朗的白天。
彩虹彩虹，又称天虹，简称虹，是气象中的一种光学现象，当太阳光照射到半空中的水滴，光线被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩的光谱，彩虹的七彩颜色究竟是哪七种有不同的说法，东亚、中国对于七色光来说最普遍的说法是（从外至内）：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫或红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
只要有空气中有水滴，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。
原理：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。
因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，红光的折射率比蓝光大，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。
“霓”是与“虹”相对应的一种自然现象。
虹是下雨天以及在雨后天晴之际，阳光穿透还残余在空气中的水珠而发生折射，散射出七彩的光芒。
彩虹形状多为弧形，出现在和太阳相对着的方向，从外（半径大的）弧至内弧的颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
霓也叫“副虹”，形成与彩虹原理大致相同，只是光线在水珠中的反射多了一次，彩带排列的顺序和彩虹相反，红在内，紫在外。