彩虹形成是否必须依赖光的全内反射？仅靠水滴折射能否形成？

为什么彩虹需要全内反射？ #

咱们先捋清楚彩虹的形成路径：阳光进入水滴时第一次折射（同时发生色散，把白光拆成七色光），然后在水滴内部发生全内反射，最后再从水滴折射出来进入我们的眼睛。

全内反射的核心作用是**“折返光线”**——如果没有这一步，光线进入水滴后会直接从另一侧穿过去，方向是朝着远离我们的方向（毕竟我们看彩虹时是背对着太阳的），根本没法到达我们的眼睛。而且，正是这次全内反射，让两次折射（进和出）的色散效果叠加，把不同颜色的光分开到足够大的角度差，让我们能看到清晰的七彩条纹，而不是模糊的颜色混合。

能不能不靠全内反射，仅靠合适角度折射形成彩虹？ #

答案是不行，主要有两个原因：

• 首先，单纯的折射（进水滴再出水滴）不会让光线折返。阳光从空气进入水滴折射后，再从水滴回到空气，光线的传播方向是继续向前的，而我们看彩虹的位置在太阳的对面，这些折射光根本到不了我们的视线里。
• 其次，即使假设能让折射光转向我们的方向，单次折射的色散效果非常弱，不同颜色的光角度差极小，我们根本分辨不出七彩，只会看到一片模糊的淡色光，完全不是我们认知里的彩虹。

简单说，全内反射是让光线“回头”并放大色散效果的关键环节，没它就没有我们能看到的彩虹。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Arunabh