虹の物理

どこかで「虹は空気中の水滴によって反射されてできる」と聞いたことがあるかと思います。具体的には、
1.空気中の水滴に太陽光が入射する
2.水滴内に入るときに光が屈折する
3.屈折した光が、水滴内で1回or2回反射する
4.水滴から出てくる
というプロセスを経て、我々の目に光が届いてくるのですが、
光はその色によって屈折率が異なるため、"2"の段階で、太陽光がさまざまな色の光に分けられます。水滴がプリズムのような役割を果たすわけです。

"3"の段階で、水滴内で1回反射して出てきた光を「3次散乱光」、2回反射して出てきた光を「4次散乱光」といいます。虹は、この3次散乱光と4次散乱光が我々の目に届いた結果、見えるものなのです。

さらに詳しく言うと、虹は、上の画像のように、明るいもの（主虹）と暗いもの（副虹）の2種類が同時に見えるのですが、3次散乱光が主虹を作り、4次散乱光が副虹を作るのです。（ちなみに画像を見ればわかると思いますが、主虹と副虹では、色の順番が異なっています。この理由は、下の考察で述べています。）



今回は、この虹ができる角度について考えてみました。あわせて、色の順番が主虹と副虹で違う理由、そして主虹と副虹の間にできる「アレキサンダーの暗帯」と呼ばれるものについて、考えました。
前回と同じく、今回もpdfです。手抜きですいません。。。
こちらからどうぞ。