水滴中发生折射、反射的结果。它们的关键区别在于光线在水滴内部反射的次数不同，这导致了几个显著的不同点：
反射次数不同：
- 主彩虹（第一道彩虹）： 光线在水滴内发生一次内部反射后折射出水面。这是最常见的彩虹。
- 副彩虹（第二道彩虹）： 光线在水滴内发生两次内部反射后折射出水面。这是形成双彩虹中第二道彩虹的原因。
颜色排列顺序不同：
- 主彩虹： 颜色排列顺序是外红内紫。红色在外圈（42°角左右），紫色在内圈（40°角左右）。
- 副彩虹： 颜色排列顺序是外紫内红。由于多了一次反射，光线在水滴内的路径发生了反转，导致颜色顺序也反转了。紫色在外圈（51°角左右），红色在内圈（53°角左右）。
亮度不同：
- 主彩虹： 通常更明亮、更鲜艳。因为一次反射损失的光线较少。
- 副彩虹： 通常更暗淡、更柔和。因为两次反射损失了更多的光线。
视角高度不同：
- 主彩虹： 出现在较低的天空，视角半径约为42°（以观测者的眼睛-太阳连线为轴）。
- 副彩虹： 出现在较高的天空，视角半径约为51°。所以副彩虹总是出现在主彩虹的外侧上方。
亚历山大暗带：
- 这是双彩虹的一个标志性特征。在主彩虹和副彩虹之间，存在一个相对较暗的天空区域，称为亚历山大暗带。
- 形成原因： 这个区域的光线是那些在水滴内只发生一次反射（本应形成主彩虹）但角度不对的光线，以及那些在水滴内发生两次反射（本应形成副彩虹）但角度也不对的光线。更重要的是，大部分进入这个区域视角的光线，在水滴内经过一次或两次反射后，最终是向下射向地面，而不是向上射向观察者的眼睛。因此，观察者在这个区域看到的光线非常少，显得比较暗。
关于双彩虹的知识为什么值得了解？
理解自然现象的奥秘： 它直观地展示了光学的奇妙原理（折射、反射、色散）。了解其形成过程能让你更深刻地理解身边看似“神奇”的自然现象背后的科学规律。
提升观察能力： 知道了主副彩虹的特征（颜色顺序、高度、暗带），下次看到彩虹时，你能更敏锐地识别出是否出现了双彩虹，并准确分辨出哪道是主虹，哪道是副虹。
欣赏自然之美： 双彩虹比单彩虹更罕见、更壮观。了解其形成原理和独特之处，能让你在亲眼目睹时获得更深层次的审美体验和敬畏感。
科学素养的体现： 这是基础物理学（光学）的一个经典应用实例。了解它有助于提升基本的科学素养。
文化意义： 在世界各地的文化中，彩虹（尤其是双彩虹）常常被赋予美好的象征意义（如希望、好运、转变）。了解其科学本质并不妨碍欣赏其文化内涵，反而能让这种欣赏更有根基。
激发兴趣： 对于孩子或对科学感兴趣的人来说，双彩虹是一个绝佳的切入点，激发对物理、气象、光学等领域的兴趣。
区分其他现象： 了解双彩虹的特征有助于将其与雾虹、月虹、反射虹等其他类型的彩虹或大气光学现象区分开来。
总结：
双彩虹的形成核心在于水滴内两次反射的光线路径，这导致了它与主彩虹（一次反射）在颜色顺序、亮度、出现高度上的显著不同，并在两者之间形成了独特的亚历山大暗带。了解这些知识不仅能解开自然之谜，更能提升我们观察世界、欣赏自然和掌握科学原理的能力，非常值得一探究竟。下次看到彩虹，别忘了抬头仔细寻找它外侧上方那道颜色反转、略显柔和的“孪生姐妹”——副虹！
