虹

　注）　光線の雨滴への入射位置を雨滴の中心線から測った高さを b ，雨滴の半径を a としたとき， b/a 　を 衝突係数 と言います。光線が雨滴の大きさのどのあたりに入射したかを表します。
　　また雨滴によって散乱された散乱光の方向を，太陽光線の入射方向から測った角度 θ で表すこととし，以後本稿ではこの角度を 散乱角 と呼ぶこととします。

◎操作法：
◎スペクトル（色）の選択：　「操作欄」（ピンク枠）のスクロールバー，もしくは図中の色スペクトルへのタッチで選択します。
　色指定をすると，図の左下に波長と屈折率（ともに概数値）が表示されます。
◎「雨滴内での光線の屈折と反射」　雨滴を球と仮定し，この雨滴の上半分，下半分に光線が入射した時の経路が，それぞれ５０本ずつ描かれています。この中で特に光線が密集して出てくる部分がありますが，その方角の前方にそれぞれの色の虹が見えることになります。「全光線による虹散乱」は，これをイメージ化したものです。この図中に表記されている赤枠，青枠内の数値は，このときの散乱角（＝太陽－雨滴－観測者を結ぶ線がなす角度）を示し，太陽光線が水平に入射している場合は，この角度の方角に虹が見えることになります。
◎モード切替：　太陽光全体としての虹散乱（これが実際に見える虹）に加えて，それぞれの波長ごと（色ごと）に分別して見たときの雨滴散乱の様子も確認できるようにしました。実際の虹は，この各波長ごとの散乱光が合成されたものとなります。
◎ グラフ表示：　各波長ごとに，散乱角と衝突係数の関係　が表示されます。

◎本シミュレーションについて：
◎光のスペクトル：　『natural science』の「光の波長からRGBを算出する関数の定義」を参照させていただきました。
◎波長と屈折率の関係式：　『理科年表』（丸善）に記載されている水の屈折率に関する６個のデータを満たす波長の５次方程式をつくり，この式をもとに屈折率を算出するようにしました。

　　概要
　　解説１（雨滴による虹散乱）
　　解説２（虹の色と散乱角）
　　解説３（散乱角の詳細計算）
　　解説４（反射率）
　　解説５（虹散乱での反射率）
　　　＊＊＊　以下，過剰虹について　＊＊＊　
　　解説６（波動光学）
　　解説７（過剰虹成因の概要）
　　解説８（波面の式）
　　解説９（虹の光強度の式）
　　解説１０（波動光学による虹）

　　

虹 の 話

　虹　の　話