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1長虹飲澗

原文
世傳虹能入溪澗飲水,信然。熙寧①中,予使契丹②,至其極北黑水(14)境永安山下卓帳③。是時新雨霽④,虹下帳前澗中。予與同職扣⑤澗觀之,虹兩頭皆垂澗中。使人過澗,隔虹對立,相去(12)數(13)丈,中間如隔綃觳⑥。自西望東則見⑦,蓋夕虹也。立澗之東西望,則為日所鑠⑧,都無所睹。久之,稍稍正東。逾⑨山而去⑩。次日行一程,又復見之。 孫彥先⑾云:「虹乃雨中日影也,日照雨則有之。」
(選自宋·沈括《夢溪筆談之卷二十一》)
翻譯
相傳虹能到溪流或山澗里喝水,確實是這樣。熙寧(宋神宗年號)年間,我出使契丹,到了極北方黑水境內的永安山下建起帳篷。那時剛好雨後初晴,看見彩虹出現在帳篷前的山澗中,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)。當站在澗的西邊往東看就能看見,原來是夕虹。當站在澗的東邊往西看,就被太陽閃爍 了,一點也看不到(虹)。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。」
有關詩句
唐朝張騖《朝野僉載》:「趙州橋望之如初月出雲,長虹飲澗」。

2長虹飲澗的原因

因為下完雨後空氣中充滿了水氣,當陽光一照,空氣中的水發生折射,便出現了彩虹。
彩虹是因為陽光射到空中接近圓型的小水滴,造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射,在水滴內亦以不同的角度反射。當中以40至42度的反射最為強烈,造成我們所見到的彩虹。造成這種反射時,陽光進入水滴,先折射一次,然後在水滴的背面反射,最後離開水滴時再折射一次。因為水對光有色散的作用,不同波長的光的折射率有所不同,藍光的折射角度比紅光大。由於光在水滴內被反射,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。
其實只要空氣中有水滴,而陽光正在觀察者的背後以低角度照射,便可能產生可以觀察到的彩虹現象。彩虹最常在下午,雨後剛轉天晴時出現。這時空氣內塵埃少而充滿小水滴,天空的一邊因為仍有雨雲而較暗。而觀察者頭上或背後已沒有雲的遮擋而可見陽光,這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的地方是瀑布附近。在晴朗的天氣下背對陽光在空中洒水或噴洒水霧,亦可以人工製造彩虹。
空氣里水滴的大小,決定了彩虹的色彩鮮艷程度和寬窄。空氣中的水滴大,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在西方,黃昏的彩虹總在東方出現。可我們看不見,只有乘飛機從高空向下看,才能見到。虹的出現與當時天氣變化相聯繫,一般我們從虹出現在天空中的位置可以推測當時將出現晴天或雨天。東方出現虹時,本地是不大容易下雨的,而西方出現虹時,本地下雨的可能性卻很大。
彩虹的明顯程度,取決於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,下陣雨的機會也少,所以冬天一般不會有彩虹出現。
彩虹其實並非出現在半空中的特定位置。它是觀察者看見的一種光學現象,彩虹看起來的所在位置,會隨著觀察者而改變。當觀察者看到彩虹時,它的位置必定是在太陽的相反方向。彩虹的拱以內的中央,其實是被水滴反射,放大了的太陽影像。所以彩虹以內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。因此當太陽在空中高於42度時,彩虹的位置將在地平線以下而不可見。這亦是為甚麼彩虹很少在中午出現的原因。
彩虹由一端至另一端,橫跨84°。以一般的35mm照相機,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行進的方向。
晚虹是一種罕見的現象,在月光強烈的晚上可能出現。由於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。
雙彩虹很多時候會見到兩條彩虹同時出現,在平常的彩虹外邊出現同心,但較暗的副虹(又稱霓)。副虹是陽光在水滴中經兩次反射而成。當陽光經過水滴時,它會被折射、反射后再折射出來。在水滴內經過一次反射的光缐,便形成我們常見的彩虹(主虹)。若光線在水滴內進行了兩次反射,便會產生第二道彩虹(霓)。霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由於每次反射均會損失一些光能量,因此霓的光亮度亦較弱。兩次反射最強烈的反射角出現在50°至53°,所以副虹位置在主虹之外。因為有兩次的反射,副虹的顏色次序跟主虹反轉,外側為藍色,內側為紅色。副虹其實一定跟隨主虹存在,只是因為它的光線強度較低,所以有時不被肉眼察覺而已。蘇格蘭上空的雙重彩虹1307年時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年發現水滴的大小不會影響光線的折射。他以玻璃球注入水來進行實驗,得出水對光的折射指數,用數學證明彩虹的主虹是水點內的反射造成,而副虹則是兩次反射造成。他準確計算出彩虹的角度,但未能解釋彩虹的七彩顏色。後來牛頓以玻璃菱鏡展示把太陽光散射成彩色之後,關於彩虹的形成的光學原理全部被發現。

彩虹

彩虹
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夢溪筆談 主要介紹中國古代主要是北宋時期科技成就
問:文中畫線的句子是什麼意思?你同意作者的觀點嗎?為什麼?
答:世間傳說彩虹能進入溪澗喝水,相信是這樣的。不同意。虹是一種自然現象,不是具體事物,不能進入溪澗飲水。 

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