彩虹爲什麼是圓弧形的，彩虹是一種光學現象。當太陽光照射到空氣中的水滴時，光線被折射及反射，在天空上形成拱形的七彩光譜，一般爲雨後常見。那你知道彩虹爲什麼是圓弧形的嗎？
爲什麼彩虹是圓弧形的
夏日午後，太陽位於西方，暴雨過後，空氣中還留有大量的小水滴。當我們面向東方，便看到了天空中圓弧狀的彩虹。這是因爲陽光穿越了大氣，向東通過了我們的頭頂，碰到了從暴風雨落下的水滴，發生了色散。
白色的陽光其實是多種顏色的光混合而成，通過小水滴折射以後，不同顏色光因偏折角度不同而被分開，形成了七色彩虹。如果我們再看仔細一點，就會發現當一道光束碰到了小水滴時，
會有兩種可能的路徑：一種可能是直接透射過去，還有一種更有趣的可能，光束從小水滴的前表面邊緣入射到小水滴內部，在進入時水滴內部由於折射而產生偏折，當光束到達小水滴的後表面發生全反射，又折回水滴內部，再從小水滴前表面離開，而這束面對我們已經發生了色散的光束就是形成彩虹的光。
光穿越水滴時偏折的程度，由光的波長，也就是光的顏色決定的。其中紅色光的波長最長，它在水中的折射率最小，經過反射後偏折角度最大，是42°。橙色光與黃色光次之，依此類推，偏折角度最小的`是紫色光，只有40°。所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。
如果我們用一條假想線，連接我們的眼睛和太陽，那麼在空間中與這條線呈42°夾角的點，就是紅色光所在的位置。這些不同的點連接在一起，會勾勒出一個圓圈。既然藍色與假想線只呈40°夾角，所以彩虹的內側總是藍色的，而外側總是紅色的。事實上如果條件正確的話，可以看到整圈圓形的彩虹。我們所看到的圓弧是被地平線遮擋了彩虹圓圈的下半部分。
站在地上看不到圓形的彩虹，但當天空出現彩虹的時候，你迅速乘上飛機或熱氣球等飛行器騰空而起的時候，可以看到彩虹和你一起騰空而起，展現出一個完美的七彩圓圈。
擴展資料：
彩虹簡介
彩虹，其實只要空氣中有水滴，而陽光正在觀察者的背後以低角度照射，便可能產生可以觀察到的彩虹現象，彩虹最常在下午，雨後剛轉天晴時出現，這時空氣內塵埃少而充滿小水滴，天空的一邊因爲仍有雨雲而較暗。
而觀察者頭上或背後已沒有云的遮擋而可見陽光，這樣彩虹便會較容易被看到。另一個經常可見到彩虹的`地方是瀑布附近，在晴朗的天氣下背對陽光在空中灑水或噴灑水霧，亦可以製造人工彩虹。
彩虹形成原因
彩虹是因爲陽光射到空中接近球形的小水滴，造成色散及反射而成。陽光射入水滴時會同時以不同角度入射，在水滴內亦以不同的角度反射。當中以40至42度的反射最爲強烈，造成我們所見到的彩虹。
造成這種反射時，陽光進入水滴，先折射一次，然後在水滴的背面反射，最後離開水滴時再折射一次，總共經過一次反射兩次折射。因爲水對光有色散的作用，不同頻率的光的折射率有所不同，紅光的折射率比藍光小，而藍光的偏向角度比紅光大。
由於光在水滴內被反射，所以觀察者看見的光譜是倒過來，紅光在最上方，其他顏色在下。因此，彩虹和霓虹的高度不一樣，顏色的層遞順序也正好反過來。彩虹意旨光線經過兩次折射一次反射，霓虹則是光線經過兩次折射兩次反射。
彩虹形成的基本條件是水汽和太陽光。下過雨後，空氣溼度較大，空氣中的水汽可以看做是無數個小水滴。小水珠在空氣中基本是個球形，它不管怎麼翻過來滾過去，在空間中形狀始終不變。當太陽光射入小水滴時，會發生兩次折射和一次反射，即“折射—反射—折射”現象。照射到小水珠上不同部位的太陽光會產生不同的折射與反射路徑。
但不同角度的光線並不任意發散，而是似乎集中在某一個角度附近，這個角度在42度左右。
雖然棱鏡分解太陽光時，每種顏色只被折射到一個固定的角度。但對於水珠，某種顏色的'光會沿着0到42度的任意角度出來，只不過在42度附近亮度最大。
我們可以想象一下，當我們拿着一粒水珠在太陽光中移動時，我們的視線和太陽光之間的夾角逐漸增加。當夾角接近42度時，水珠變成明亮的紫色；繼續增加這個角度，水珠的顏色逐漸向紅色方向變化；等超過了可見光的範圍，水珠又會變成昏暗的。
所以當天空中佈滿了水珠時，有一部分水珠會把太陽光折射反射再折射到我們的眼中，根據水珠與太陽光以及我們眼睛的相對角度，每個水珠呈現出一種顏色。
凡是相對於觀察者處於相同出射角，也就是說呈現相同顏色的，都處於同一個圓上（確切說是同一個錐面上）。對觀察者來說，相同折射角的水珠都處於一個圓面上，而相同折射角呈現的顏色相同，因而看到的相同顏色也是一個圓。這就是爲什麼說彩虹是圓的原因。
我們爲什麼看到的是個圓弧形呢？這是因爲另一半彩虹被地面擋住了。
地球的表面是一個曲面，雨後空氣中的水汽也會按照地球的曲面分佈，但身處地球之外看到的彩虹，應當是完整的圓環形狀。這種情形有時在飛機上可以看到。
事實上如果條件合適的話，可以看到整圈圓形的彩虹。彩虹的形成是太陽光射向空中的水珠經過折射→反射→折射 後射向我們的眼睛所形成。不同顏色的太陽光束 經過上述過程形成彩虹的光束與原來光束的偏折角約 180 - 42 = 138度。
也就是說，若太陽光與地面水平，則觀看彩虹的仰角約爲 42度。以下動畫顯示 以相同視角射向眼睛的所有光束，必然在一個圓錐面上 。
想象你看着東邊的彩虹，太陽在從背後的西邊落下。白色的陽光(彩虹中所有顏色的組合)穿越了大氣，向東通過了你的頭頂，碰到了從暴風雨落下的水滴。當一道光束碰到了水滴，會有兩種可能：一是光可能直接穿透過去，或者更有趣的是，它可能碰到水滴的前緣，在進入時水滴內部產生彎曲，接着從水滴後端反射回來，再從水滴前端離開，往我們這裏折射出來。這就是形成彩虹的光。
光穿越水滴時彎曲的程度，端視光的波長(即顏色)而定——紅色光的彎曲度最大，橙色光與黃色光次之，依此類推，彎曲最少的是紫色光。
每種顏色各有特定的彎曲角度，陽光中的紅色光，折射的角度是42度，藍色光的折射角度只有40度，所以每種顏色在天空中出現的位置都不同。
若你用一條假想線，連接你的後腦勺和太陽，那麼與這條線呈42度夾角的地方，就是紅色所在的位置。這些不同的位置勾勒出一個弧。既然藍色與假想線只呈 40度夾角，所以彩虹上的藍弧總是在紅色的.下面。
彩虹之所以爲弧型這當然與其形成有着不可分割的關係，同樣這也與地球的形狀有很大的關係，由於地球表面爲一曲面而且還被厚厚的大氣所覆蓋，在雨後空氣中的水含量比平時高，當陽光照射入空氣中的小水滴形成了折射，同時由於地球表面的大氣層爲一弧面從而導致了陽光在表面折射形成了我們所見到的弧形彩虹!
