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Q1：天空中出现的圆环彩虹原理是什么？为什么会是圆的？
彩虹确实有圆的，但很少有人能看到，看了题主的配图，不是彩虹，是日晕。不过，二者成因是一样的，都是牛顿发现的光的色散现象。
1666年1月，在一个
阳光充沛的午后，牛顿先把门窗遮的严严实实，在窗户上留了一个小孔，让一束太阳光透射进来。然后，用三棱镜对准这束光。奇迹出现了 对面墙壁上出现了一条按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序排列的彩色光带。
经进一步研究，牛顿得到，白色的太阳光是由折射性能不同的多种色光混合而成的。白光分解成多种色光的现象叫光的色散。
日晕形成，是在高空出现卷积云时，因为卷积云中含有大量的小冰晶。当阳光照射到小冰晶上时，小冰晶就起到三棱镜的作用，经过两次折射，分散成不同方向的各种色光。以太阳为中心的同一圆圈上的小冰晶，能将同一颜色的色光，折射进入人眼，所以，看到的光晕是圆形的。
Q2：为什么雨后的天空会出现彩虹？
xia天的雨后，天空常常出现半圆形的彩虹，这是因为在雨后，空气中会有大量的小水滴悬浮在空中，当光线经过这些水滴时，光就会出现折射现象，又因为在光的折射过程中，
红橙黄绿蓝靛紫等色光的折射角度不相同，就形成了我们所看到的彩虹。
Q3：雨后为什么天空会有彩虹出现
彩虹是因为阳光射到空中接近圆型的小水滴，造成色散及反射而成。阳光射入水滴时会同时以不同角度入射，在水滴内亦以不同的角度反射。当中以40至42度的反射最为强烈，造成我们所见到的彩虹。造成这种反射时，阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次。因为水对光有色散的作用，不同波长的光的折射率有所不同，蓝光的折射角度比红光大。由于光在水滴内被反射，所以观察者看见的光谱是倒过来，红光在最上方，其他颜色在下。
造成彩虹的光学原理很多时候会见到两条彩虹同时出现，在平常的彩虹外边出现同心，但较暗的副虹(又称霓)。副虹是阳光在水滴中经两次反射而成。两次反射最强烈的反射角出现在50°至53°，所以副虹位置在主虹之外。因为有两次的反射，副虹的颜色次序跟主虹反转，外侧为蓝色，内侧为红色。副虹其实一定跟随主虹存在，只是因为它的光线强度较低，所以有时不被肉眼察觉而已（参看)。彩虹其实并非出现在半空中的特定位置。它是观察者看见的一种光学现象，彩虹看起来的所在位置，会随著观察者而改变。当观察者看到彩虹时，它的位置必定是在太阳的相反方向。彩虹的拱以内的中央，其实是被水滴反射，放大了的太阳影像。所以彩虹以内的天空比彩虹以外的要亮。彩虹拱形的正中心位置，刚好是观察者头部影子的方向，虹的本身则在观察者头部的影子与眼睛一线以上40°至42°的位置。因此当太阳在空中高于42度时，彩虹的位置将在地平线以下而不可见。这亦是为甚么彩虹很少在中午出现的原因。
Q4：下雨后,天空为什么会出现彩虹?
因为:
夏天雨后，乌云飞散，太阳重新露头，天空常常会出现半圆形的彩虹。
我国早在北宋时候，对天空中的虹就有了科学的解释。当时的沈括在《梦溪笔谈》中引用孙彦光的话说：“虹，日中雨影也。日照雨，则有之。”虹是由于阳光射到空气中的水滴里，发生反射与折射造成的。
我们知道，当太阳光通过三棱镜的时候，前进的方向就会发生偏折，而且把原来的白色光线分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光带。
在下雨时，或者在雨后，空气中充满着无数小小的能偏折日光的水滴。当阳光经过水滴时，不仅改变了前进的方向，同时被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，如果角度适宜，就成了我们所看到的虹。
空气里水滴的大小，决定了虹的色彩鲜艳程度。空气中的水滴越大，虹越鲜艳。水滴越小，如像雾滴那样大时，虹色越淡，形成白虹。
据测定，虹的平均宽度，大约是在地面上看到的太阳直径的5倍。
天空中，不光是会出现1条虹，有时会同时出现2条、3条，以至5条虹，不过这种情况比较少见。如果在人工的条件下，用阳光照耀喷泉的飞沫，甚至可以看到17条虹。多条虹生成的原因同样是由于阳光在水滴里发生反射与折射造成的，不过，光线的路线更加复杂罢了。
那么为什么夏天雨后往往有虹，而冬天却没有呢？
因为夏天常常下雷雨或阵雨，这些雨的范围不大，往往是这边天空在下雨，那边天空仍闪耀着强烈的阳光。有时候，雨过以后，天空还飘浮着许多小水滴，当太阳光通过这些小水滴时，经过反射和折射作用，天空中美丽的彩虹就出现了。
冬天，天气一般较冷，空气干燥，下雨机会少，阵雨就更少，多数是降雪，而降雪是不会形成虹的，所以冬天不大会出现虹。但在极少的情况下，天空中具有形成虹的恰当条件时，也有可能出现虹。
俗话说：“东虹日头，西虹雨。”根据虹出现的方向，可以预测未来的天气。
虹在东方，表明在我们东边的大气里有雨存在。而大气一般是有规律地自西向东运动的，东方的坏天气只会越来越往东移去，离开我们愈来愈远。如果虹在西方，表明在我们西边的大气里有雨，随着大气的运动，雨水就很容易落到我们这个地方来。因此，东方出现虹时，本地是不大容易下雨的；而西方出现虹时，本地下雨的可能性却很大。