光线在水滴内部的反射次数不同，导致颜色顺序反转和亮度差异。以下是详细解析：
一、 单道彩虹（主虹）的形成与颜色排列
基本原理： 阳光照射到空气中的球形水滴。
关键过程：- 折射： 光线从空气进入水滴时发生折射（光线弯曲）。
- 一次反射： 光线在水滴内壁发生一次内反射。
- 再次折射： 光线离开水滴时再次发生折射，返回空气中。
颜色分离（色散）：- 白光由不同颜色的光组成，每种颜色光的波长不同。
- 水对不同波长的光折射率不同：波长较短的光（如蓝光、紫光）折射更厉害（偏折角度更大）；波长较长的光（如红光）折射相对较弱（偏折角度较小）。
主虹颜色排列（外红内紫）：- 经过一次反射后离开水滴的光线，其出射角对于红光最小（约42°），对于紫光最大（约40°）。
- 观察者背对太阳时，只有特定角度（约40°-42°）的光线能进入眼睛。
- 结果： 在彩虹弧的最外侧，你看到的是来自较高水滴、以最小角度（约42°）出射的红光；在彩虹弧的最内侧，你看到的是来自较低水滴、以较大角度（约40°）出射的紫光。因此主虹是 外圈红色，内圈紫色。
二、 双彩虹（副虹/霓）的形成与颜色排列奥秘
基本原理： 同样由阳光照射水滴引起。
关键区别：颜色分离（色散）依然存在：- 红光和紫光的折射率差异仍然导致它们以不同角度出射。
副虹颜色排列（外紫内红）：- 经过两次反射后离开水滴的光线，其出射角发生了反转。
- 对于红光，出射角较大（约50° - 53°）；对于紫光，出射角较小（约53° - 51°）。
- 结果： 在副虹弧的最外侧，你看到的是来自较高水滴、以较小角度（约51°）出射的紫光；在副虹弧的最内侧，你看到的是来自较低水滴、以较大角度（约53°）出射的红光。因此副虹是 外圈紫色，内圈红色，与主虹完全相反。
三、 为什么双彩虹中副虹更暗、更模糊？
能量损失： 光线在水滴内部每多一次反射，就会损失一部分能量（被水滴吸收或散射）。两次反射比一次反射损失的光更多。
光线路径更分散： 两次反射导致光线离开水滴时的角度范围更大（约50° - 53°），使得同一区域接收到的光线密度更低。
叠加效应减弱： 主虹的光线集中在一个较窄的角度带（40°-42°），亮度高且边界清晰；副虹的光线分散在更宽的角度带（50°-53°），亮度低且边界模糊。
四、 关键区域：亚历山大暗带
- 位置： 位于主虹（内圈）和副虹（外圈）之间的天空区域。
- 成因：
- 对于主虹（一次反射），这个区域的角度（约42°-50°）太小，没有足够的一次反射光线能到达观察者眼睛。
- 对于副虹（两次反射），这个区域的角度又太大（小于50°），没有足够的两次反射光线能到达。
- 结果： 这个夹在两道彩虹之间的天空区域，接收到的、经过水滴“有效加工”的光线最少，因此显得比彩虹内部和外部更暗，形成一条明显的暗带。
总结奥秘：
颜色顺序反转： 一次反射（主虹）→ 外红内紫；两次反射（副虹/霓）→ 外紫内红。 这是双彩虹最核心的光学奥秘。
亮度差异： 两次反射导致更多光线损失和更分散的出射，使得副虹比主虹暗淡。
亚历山大暗带： 两道彩虹之间光线“匮乏”的区域，形成明显的暗带。
下次再看到双彩虹，你可以这样欣赏：
先找到明亮的主虹：记住
“外红内紫”。
在主虹外侧寻找较暗的副虹：它的颜色顺序是
“外紫内红”，与主虹相反。
观察两道彩虹之间的天空：你会发现那里明显更暗，那就是
亚历山大暗带。
理解这些原理，你就真正看懂了双彩虹这个自然现象背后的精妙设计——它本质上是阳光、水滴和人类观察视角共同演绎的一场光的魔术表演！
小知识拓展：
- “霓”是副虹的正式名称，常与“虹”并用（霓虹）。
- 霓虹灯（Neon Light）的名字正是来源于彩虹（霓虹），因为早期灯管能发出类似彩虹的绚丽色彩。
