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科普摄影展

“科学与美”

“科技摄影与物理影像”、“科学摄影”课程师生作品 - 科普摄影展

山大校园上空的双彩虹·刘昱辰
2026-10-02 14:53  

拍摄参数:1/160 s f/7.1 ISO 400 35 mm,21 张接片后裁切

2026 年 7 月 30 日下午,济南正处在两次阵雨之间的短暂空隙里,云层时开时合。拍摄之前,我先调看了气象雷达回波和卫星云图,判断降水的范围与云隙的位置:西边还有雨幕未曾散去,而太阳正从云缝中斜射出来,太阳高度角只有约 7°——雨幕在前、太阳在后、日头又低,这正是彩虹出现的经典条件。因为预计彩虹会很高,普通广角镜头单张根本装不下完整的弧线,于是换上 35 mm 镜头,拍了 21 张再接片、裁切。当天太阳方向的云变化极快,这条双虹的完整形态只维持了一分多钟,好在根据预测提前蹲守,才留下这一瞬。

为什么会有彩虹。 彩虹来自阳光与水滴一次精妙的合作。阳光射入悬浮在空中的球形水滴时,先在水滴表面发生折射,不同颜色的光偏折角度略有差异,白光由此被拆分成七彩——这就是色散;随后光线在水滴后壁发生一次反射,再折射出水滴。由于这些光线在某个特定方向上最为密集,我们便沿着这个方向看到了明亮的主虹。以太阳的反方向——反日点——为中心,红光大约出现在 42° 的视方向,紫光在 40° 左右,角度差造就了颜色顺序,因此主虹总是外红内紫。

为什么是两条。 画面上方那道较淡的是副虹,古称"霓"。它的光在水滴内部经历了两次反射,而不是一次。多反射一次意味着更多的光被散射损失,所以副虹明显比主虹暗淡;同时多一次反射也让色带顺序反转,副虹成了外紫内红,与主虹恰好互为镜像。两道虹之间那片略暗的天空,是著名的亚历山大暗带——这个方向上几乎没有发生主虹或副虹方向的反射光,因此显得格外沉静。

为什么它其实是一个圆。 彩虹不是一件挂在天上的实物,而是以反日点为中心、半角约 42° 的一个光锥。我们站在锥的顶点向雨幕望去,看到的自然是圆锥与雨幕相交的那一圈弧。平时只看到半圆,是因为太阳越高,反日点沉得越低,圆环的下半部分便落到地平线以下、被地面挡住;这次太阳高度角只有约 7°,反日点几乎贴着地平线,所以能看到的那段弧已非常接近半圆——这已是地面观察者所能见到的最大弧度了。而当圆环中心被放进画面,彩虹两端便向地面方向对称地垂落下来,这道"不完整的完整圆环",也就把几何学的真相留在了照片里。

主虹的完整圆环张角达 84°,副虹更大,远远超出 35 mm 镜头单张约 54° 的水平视野,21 张接片于是成了必需的选择。眼前这一幕虽然绚丽,背后却是折射、色散、反射与几何光学最朴素的规律。当雨幕、阳光与观者的位置恰好排成一线,天空便会短暂地摊开这样一道光谱。

 

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