第36卷第1期大学物理实验Vol．36No．12023年2月PHYSICALEXPEＲIMENTOFCOLLEGEFeb．2023收稿日期:2022-10-13基金项目:国家自然科学基金项目(12175028)*通讯联系人文章编号:1007-2934(2023)01-0071-05再现虹与霓演示装置的设计与研究涂余闽1，曾钶2，曾梦海1，张朋波3*，彭勇3(1．大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026;2．大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026;3．大连海事大学理学院省级物理实验教学示范中心，辽宁大连116026)摘要:虹与霓是大气中的神奇自然现象。为了能观测虹与霓并对其光学现象和影响因素进行探究，设计制作了两种再现虹与霓的演示装置，能同时再现虹和霓现象，测量虹与霓观测位置与入射光线的夹角，探究虹与霓现象的形成原因与条件。通过对不同直径玻璃球产生虹与霓的观测与分析，间接证明雨滴越大虹与霓现象越显著，虹与霓的出射角与水滴直径无关。该演示装置操作简单，现象清晰，成本低，适合推广到课堂或科技馆，帮助理解虹与霓现象及其光学原理。关键词:光学;虹和霓;色散中图分类号:O435．1;O436文献标志码:ADOI:10．14139/j．cnki．cn22-1228．2023．01．015《大学物理实验》投稿网址:http://dawushiyan．jlict．edu．cn虹与霓在自然界中神秘而绚丽，是太阳光沿着一定角度射入空中水滴所引起的由折射和反射造成的一种色散现象［1-3］。霓与虹形成原理涉及到物理中光的折射、反射和色散等知识，人类对霓与虹形成存在认识难度。目前喷水雾装置演示彩虹形成，效果较差。文中设计制作了再现虹与霓演示装置，用玻璃球模拟水滴，利用模型法对不同直径玻璃球产生的虹与霓进行观测和探究，验证了虹与霓的角度，分析了霓与虹特性及其区别，间接证明了水滴大小对虹与霓的影响及其彩虹出现在早晨与傍晚的原因。1虹与霓形成的光学原理虹的形成原理:太阳光照射天空中的水滴，在水滴中经两次折射、一次内反射而以最小偏向角出射的光，恰好投射到背对太阳而立的观测者眼中，看到的弧形光环便是虹。太阳光中七种颜色光的最小偏向角稍有不同，平均约138°。霓的形成原理:若太阳光在水滴中经两次折射，两次内反射而以最小偏向角出射的光，恰好投射到背阳而立的人眼中，看到的弧形环便是霓，太阳光中七种颜色光的最小偏向角稍有不同，平均约232°。在自然界中，虹与霓是由一团水雾的不同部分色散所形成。水雾高度较低时，由于与观测者夹角小，折射角小的紫光进入观测者眼中，形成紫色环。水雾高度较高时，由于与观测者夹角大，折...
