(選自宋·沈括《夢溪筆談之卷二十一》)

①熙寧：宋神宗趙頊的年號（1068到1077）

②契丹：宋時(shí)北部少數(shù)民族政權(quán)。③卓帳：建起帳篷。卓，直立。

④霽：雨后初晴。

⑤扣：通“叩”，意思是靠近。

⑥綃觳：絲綢和紗的代稱。

⑦見：通“現(xiàn)”，意思是出現(xiàn)。

⑧鑠：通“爍”，意思是閃爍。

⑨逾：向，跨越。

⑩去：消失。

⑾孫彥先：與沈括同時(shí)的科學(xué)家.

（12）去：距離。

（13）數(shù)：大約，大概。

（14）黑水：今遼寧昭烏達(dá)盟林西縣和克什克騰旗境內(nèi)。

人們相傳虹能到溪流或山澗里喝水，確實(shí)是這樣。熙寧（宋神宗年號）年間，我出使契丹，到了極北方黑水境內(nèi)的永安山下建起帳篷。那時(shí)剛好雨后初晴，看見彩虹出下垂帳篷前的山澗中，我和同伴靠近山澗觀賞它，看到一條虹的兩端都垂到澗中。(我）叫人越過山澗，隔著虹相對站立，距離大概有幾丈，中間如隔著一層絲綢或者紗（這一類的東西）。當(dāng)站在澗的西邊往東看就能看見，原來是夕虹（傍晚的虹）。當(dāng)站在澗的東邊往西看，就被太陽閃爍 了（太陽耀眼），什么也看不見。過了很久虹稍微偏向正東方，越過山峰消失了。第二天走了一段路，又看到了虹。孫彥先說：“虹乃是雨中的日光影像，日光照在雨珠上就有虹出現(xiàn)。”

“鑠”通“爍”，意思是 閃爍 。

“見”通“現(xiàn)”，意思是 出現(xiàn) 。

“扣”通“叩”，意思是 靠近 。

唐朝張騖《朝野僉載》：“趙州橋望之如初月出云,長虹飲澗”。

彩虹是因?yàn)殛柟馍涞娇罩薪咏鼒A型的小水滴，造成色散及反射而成。陽光射入水滴時(shí)會同時(shí)以不同角度入射，在水滴內(nèi)亦以不同的角度反射。當(dāng)中以40至42度的反射最為強(qiáng)烈，造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時(shí)，陽光進(jìn)入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后離開水滴時(shí)再折射一次。因?yàn)樗畬庥猩⒌淖饔茫煌ㄩL的光的折射率有所不同，藍(lán)光的折射角度比紅光大。由于光在水滴內(nèi)被反射，所以觀察者看見的光譜是倒過來，紅光在最上方，其他顏色在下。

其實(shí)只要空氣中有水滴，而陽光正在觀察者的背后以低角度照射，便可能產(chǎn)生可以觀察到的彩虹現(xiàn)象。彩虹最常在下午，雨后剛轉(zhuǎn)天晴時(shí)出現(xiàn)。這時(shí)空氣內(nèi)塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因?yàn)槿杂杏暝贫^暗。而觀察者頭上或背后已沒有云的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。另一個(gè)經(jīng)?？梢姷讲屎绲牡胤绞瞧俨几浇?。在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以人工制造彩虹。

空氣里水滴的大小，決定了彩虹的色彩鮮艷程度和寬窄?？諝庵械乃未?，虹就鮮艷，也比較窄；反之，水滴小，虹色就淡，也比較寬。我們面對著太陽是看不到彩虹的，只有背著太陽才能看到彩虹，所以早晨的彩虹出現(xiàn)在西方，黃昏的彩虹總在東方出現(xiàn)?？晌覀兛床灰?，只有乘飛機(jī)從高空向下看，才能見到。虹的出現(xiàn)與當(dāng)時(shí)天氣變化相聯(lián)系，一般我們從虹出現(xiàn)在天空中的位置可以推測當(dāng)時(shí)將出現(xiàn)晴天或雨天。東方出現(xiàn)虹時(shí)，本地是不大容易下雨的，而西方出現(xiàn)虹時(shí)，本地下雨的可能性卻很大。

彩虹的明顯程度，取決于空氣中小水滴的大小，小水滴體積越大，形成的彩虹越鮮亮，小水滴體積越小，形成的彩虹就不明顯。一般冬天的氣溫較低，在空中不容易存在小水滴，下陣雨的機(jī)會也少，所以冬天一般不會有彩虹出現(xiàn)。

彩虹其實(shí)并非出現(xiàn)在半空中的特定位置。它是觀察者看見的一種光學(xué)現(xiàn)象，彩虹看起來的所在位置，會隨著觀察者而改變。當(dāng)觀察者看到彩虹時(shí)，它的位置必定是在太陽的相反方向。彩虹的拱以內(nèi)的中央，其實(shí)是被水滴反射，放大了的太陽影像。所以彩虹以內(nèi)的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，剛好是觀察者頭部影子的方向，虹的本身則在觀察者頭部的影子與眼睛一線以上40°至42°的位置。因此當(dāng)太陽在空中高于42度時(shí)，彩虹的位置將在地平線以下而不可見。這亦是為甚么彩虹很少在中午出現(xiàn)的原因。

彩虹由一端至另一端，顏色為七色，橫跨84°。以一般的35mm照相機(jī)，需要焦距為19mm以下的廣角鏡頭才可以用單格把整條彩虹拍下。倘若在飛機(jī)上，會看見彩虹是原整的圓形而不是拱形，而圓形彩虹的正中心則是飛機(jī)行進(jìn)的方向。

晚虹是一種罕見的現(xiàn)象，在月光強(qiáng)烈的晚上可能出現(xiàn)。由于人類視覺在晚間低光線的情況下難以分辦顏色，故此晚虹看起來好像是全白色。

雙彩虹很多時(shí)候會見到兩條彩虹同時(shí)出現(xiàn)，在平常的彩虹外邊出現(xiàn)同心，但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經(jīng)兩次反射而成。當(dāng)陽光經(jīng)過水滴時(shí)，它會被折射、反射后再折射出來。在水滴內(nèi)經(jīng)過一次反射的光缐，便形成我們常見的彩虹（主虹）。若光線在水滴內(nèi)進(jìn)行了兩次反射，便會產(chǎn)生第二道彩虹（霓）。霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由于每次反射均會損失一些光能量，因此霓的光亮度亦較弱。兩次反射最強(qiáng)烈的反射角出現(xiàn)在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因?yàn)橛袃纱蔚姆瓷洌?a target=_blank href="/item/%E5%89%AF%E8%99%B9">副虹的顏色次序跟主虹反轉(zhuǎn)，外側(cè)為藍(lán)色，內(nèi)側(cè)為紅色。副虹其實(shí)一定跟隨主虹存在，只是因?yàn)樗墓饩€強(qiáng)度較低，所以有時(shí)不被肉眼察覺而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時(shí)歐洲已有人提出彩虹是由水滴對陽光的折射及反射而造成。笛卡爾在1637年發(fā)現(xiàn)水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出水對光的折射指數(shù)，用數(shù)學(xué)證明彩虹的主虹是水點(diǎn)內(nèi)的反射造成，而副虹則是兩次反射造成。他準(zhǔn)確計(jì)算出彩虹的角度，但未能解釋彩虹的七彩顏色。后來牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽光散射成彩色之后，關(guān)于彩虹的形成的光學(xué)原理全部被發(fā)現(xiàn)。

彩虹(5張)