朝の虹

2011年11月21日7時ごろ撮影

朝の虹は太陽高度が低いため、地上に接する付近ではほぼ垂直に立ってます。

写真では、主虹の右側にうっすらと副虹が見えてます。

副虹は主虹と虹色の順番が逆であることはご存知と思いますが、主虹よりも薄い（光が弱い）のはなぜでしょうか？　考察してみましょう。

考えられる理由は

①反射回数が多いため、光量が減る。

水の屈折率から計算される全反射角よりも深い角度で、水滴内を反射するため、反射率は100%ではありません。そのため、2回反射となる副虹は水滴内での反射による光の減衰は、（反射率）^2となり減衰が大きくなります。

②分散角が副虹の方が大きいため、観察者に届く光の光束密度が小さくなる。

副虹が発生する条件では、球形の水滴に入射する光の角度が浅くなります。虹色に分光されるのは、水に屈折率分散（波長による屈折率の違い）があるためで、プリズム同様入射角が浅くなると分散角も大きくなり光束密度が小さくなります。

写真で、副虹の方が幅が広く写っているのがわかると思います。

これらの効果と、水滴表面での反射率の違いから主虹，副虹に明るさの差がでると考えます。

このように、自然界でのある現象は複数の物理現象が関与している場合が多いので、原因を考える時いろいろな面から考察する必要があります。

光による現象、面白いですね。プリズムで分光した太陽光のスペクトルを精密に測ると、波長480nmの青い光が一番強く出ます。黒体輻射で勉強しましたよね。虹では流石にそこまではわかりませんが。