レインボウズの分散
だから私は虹の働きを探してみました。多くの情報源を見つけ、説明は明確でした。私はまだ問題があります。分散は色ごとに屈折率が異なるために発生するため、分割は常に角度に関係なく行う必要があります。では、なぜ40〜42度でしかできないのでしょうか。分割しても全反射が他の角度では起こらないのではないかと思っていたのですが、よくわかりませんでした。この分散の角度依存性はどのように理解されますか？
回答
あなたの質問では厳密には正しくない2つの異なる仮定があります：
まず、よくある誤解は、全反射によって虹が形成されるというものです。これは真実ではありません。確かに、あなたが指摘するように、それが実際に全反射であるならば、すべての虹が太陽と反太陽点を結ぶ線から同じ角度を持つ理由は先験的にありません。
この質問への回答で説明したように、一次虹と二次虹の違いは、球形の液滴の偏角が最小であるため（屈折率に依存します）、虹は特定の角度で現れます。この角度の近くで液滴に当たる光線は一緒に「束ねられ」、したがって、目でそれらを見るのに十分な強度です。それらがそれほど密集していない場合、あなたの目はそれらをある色の「バンド」として認識しません。
第二に（そしておそらくより多くのあなたの質問のポイントに）、材料の屈折率があり、光の波長に依存（実際、これはプリズムが動作する原理である！）を参照してくださいこことここより上の、このために。結果として、この最小偏差の角度は、光の波長（または「色」）にも依存します。これにより、さまざまな角度でさまざまな色が表示されます。
他の回答で述べたように、虹がどのように形成されるか、そしてなぜ二次虹の色が「反転」するのかを説明するジャールウォーカーの素晴らしい記事をチェックしてください！
一次虹では、太陽からの光線が雨滴の片側に入り、後ろから反射し、反対側から出ます。屈折率の違いにより、色によって角度が若干異なります。偏向角（入射ビームと離れるビームの間）と入射角（法線から表面まで測定）をプロットすると、曲線に最小値（140度の偏差と60度の入射）があることがわかります。この最小値では、入射角のわずかな変化に対して偏差はほとんど変化しません。これは、この角度で、液滴が太陽のさまざまな部分からビームを受け取り、それらを1つの新しいビームに集中させることができることを意味します（この集中角度は色ごとに異なり、集中された色が表示されます）。