视频字幕
彩虹为什么总是弯弯的，而不是直直的呢？这是一个有趣的物理现象。彩虹的弯曲形状实际上是由光的折射、反射以及观察者与太阳和雨滴之间的几何关系共同决定的。当阳光照射到空气中的小雨滴时，就会产生我们看到的美丽彩虹。
让我们详细看看光在雨滴中的传播过程。首先，阳光从空气进入雨滴时会发生折射，也就是光线方向发生弯曲。然后，光线在雨滴的内壁发生反射。最后，光线从雨滴射出时会再次发生折射。由于不同颜色的光波长不同，它们在折射时弯曲的角度也略有不同，这就是白光被分解成彩色光的原因。
这里有一个关键的物理规律：对于观察者来说，只有那些相对于太阳方向呈特定角度的雨滴，才能将彩色光反射到观察者的眼睛里。红光的射出角度大约是42度，而紫光大约是40度。所有满足这个角度条件的雨滴，在空间中形成一个以太阳方向为轴心的圆锥。我们看到的彩虹，实际上就是这个圆锥与天空的交截面。
现在让我们从三维角度来理解彩虹的形状。想象一个以观察者为顶点的圆锥，这个圆锥代表了所有能够反射彩色光到观察者眼中的雨滴位置。但是，地平线会截断这个圆锥的下半部分，所以我们通常只能看到圆锥上半部分与天空的交线。这就是为什么彩虹总是呈现弯曲的弧形，而不是直线的原因。
总结一下，彩虹之所以是弯曲的，是因为多个物理因素的共同作用。首先是光在雨滴中的折射和反射，然后是固定的出射角度形成圆锥几何形状，最后地平线截断了这个圆锥。实际上，如果没有地面阻挡，彩虹应该是一个完整的圆形！下次看到彩虹时，你就知道它为什么总是弯弯的了。