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感谢某不愿透露姓名的高中同学提供支持。

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请先解释一下你的这个问题提法可能的歧义：究竟是“是因为”后面的词语组成一个整体，还是“和”前面的词语组成一个整体呢？不讲清楚的话，答案会有一些差距。

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“彩虹的形成是因为光的色散”和“光沿直线传播”，是一回事吗？答案是“否”。其实如果是另一种断句的话答案也是“否”，大差不差。

你刚才只问了“是不是”，没问“为什么”啊！所以我当然没有义务回答多余的部分了。

——开玩笑的。从高中时代开始我就是个“小题大做”的人了，这种我刚好有所了解的话题，怎么可能不展开讲讲呢？

请随我来。

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嘛……其实如果你对高中物理课本还有印象的话，应该自己也能推断出来这两个东西原理不一样。让你回想起来的话，我就摘抄一段内容好了。

彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时，因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，红光的折射率比蓝光小，而蓝光的偏向角度比红光大。所以观察者看见的光谱是倒过来的，红光在最上方，蓝光在下。

光的直线传播么，这是大家都接受的现象。显然在折射发生的点之外都是由直线传播规律决定的，但只有这个是不可能解释色散现象的存在的，所以有本质的区别。

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色散当然是彩虹的成因，但如果想得太深，就会产生这样的疑问：无数个小水滴所折射的七色光不会互相干扰吗，为什么能形成彩虹？彩虹为什么是拱形的，并且与太阳分立在天空的两侧？

让我们再深入一点。

先来回答比较简单的，即彩虹的形状和所处位置。上面的解说中只画出了单独的一个水滴，但实际上，天空中所有的水滴因为接收的入射光是平行光，其出射红光(以及蓝光等等)也是平行光，它们并不互相干扰，而是彼此促进的。(见下图，虽然画的是霓的形成原理，但和虹本身没有实质差别。)

于是，在一个任意的观察者看来，红光总是处于与太阳光和他的连线相差某个角度的方向上，蓝光则在另外一个角度上，诸如此类。与这条连线相差固定角度的视线，在天空中画出一条轨迹(下图)——

一个锥形。或者，因为地平线的遮挡，是一个拱形。

上面这张图解释了为什么通常只有在傍晚才会看见彩虹：如果是中午，观测者将太阳放在脑后就只能看到地面，而看不到天空中水汽的反射光线。反其道而行之，如果在中午搭乘飞机，使自己处于太阳和水汽层之间，就能在地面方向看见完整的环形(或者说圆锥形？)彩虹，如下图所示。

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其实还有一件事没有被解释，不过如果不指出的话恐怕没什么人会察觉：随着光线与水珠的“瞄准距离”(指直线传播时球心到该直线的距离，只有这一距离为0才是直接穿过球心)发生改变，射出红光的角度也在改变！

图片展示了一束平行光按照不同的瞄准距离入射水滴时出射光线的情况。(上色只是为了区分不同阶段的光线，本身是单色光。)可以看到，不同的瞄准距离下出射光线与入射光线的夹角在改变，并不都是通常书上绘制的42度的偏转角。这样一来，大部分入射的红光能量应该会被其他方向的折射带走才是。问题出在哪里呢？

把上面的内容做成动图，会观察到一个有趣的现象：在入射光线处于某一区域的时候，出射光线的角度几乎不随入射光线的变化而变化。

虽然没有像凸透镜那样完美的形状，但通过这种方式，水滴在这一点上聚集了来自多个不同瞄准距离的入射光，实现了在这一个角度上的光强放大。具体的数学计算，感觉不是很让人感兴趣，就不放上来了。

总之，以上才是各种科普插图中总是把红光放在42度偏转角而不是随便其他的偏转角度的原因。然后，从这个最上游的“固定偏转角度”的结果，一路推下去，才有了非常简单的“光的色散”的解释。

???

但是，即使这个问题远没有“光的色散”一笔带过的那样简单，也不代表为了学习四则运算，要让小学生们从群论学起。

对吧？