折射、反射和色散。以下是详细解析：
1. 光学基础：水滴的作用
瀑布飞溅的微小水雾滴相当于无数个球形棱镜。光线进入水滴时发生以下关键过程：
- 折射（Refraction）：阳光从空气进入水滴（密度更高的介质）时发生偏折。
- 反射（Reflection）：光线在水滴内表面发生一次（主虹）或两次（副虹）反射。
- 二次折射：光线离开水滴时再次折射，进一步分散光线。
2. 色散（Dispersion）：彩环的形成
白光由不同波长的单色光组成（红→紫波长递减）。水滴对不同波长光的折射率不同：
- 红光折射率最低，偏折角度最小（约137.7°偏折角）。
- 紫光折射率最高，偏折角度最大（约139.4°偏折角）。
光线经水滴内部反射后，不同颜色光以特定角度射出，形成从外红到内紫的彩色光谱环（主虹）。
3. 关键角度：彩虹的几何位置
- 主虹（Primary Rainbow）：光线在水滴内经历1次反射，观察者需背对太阳，以约42°仰角（与阳光入射方向夹角）可见。
- 副虹（Secondary Rainbow）：光线经历2次反射，出现在约51°仰角处，颜色顺序反转（外紫内红），亮度较暗。
4. 瀑布的独特优势
- 密集水雾：瀑布撞击产生大量悬浮微水滴（直径约0.1-1mm），提供充足“棱镜”。
- 动态介质：水雾持续更新，维持光学效果。
- 阳光角度：早晨或傍晚的低角度阳光更易满足彩虹形成条件（阳光与视线夹角42°-51°）。
5. 附加现象：增强视觉体验
- 霓（Supernumerary Rainbow）：水滴尺寸均一时，主虹内侧出现干涉条纹（绿紫色交替）。
- 雾虹（Fogbow）：极细小水滴（<0.05mm）导致衍射效应，形成白色或淡彩光带。
总结
彩虹瀑布的本质是阳光→水雾折射→色散→人眼接收的连锁光学反应。瀑布环境因持续产生合适粒径的水滴，且常伴适宜的阳光角度，成为观测彩虹的理想场景。此现象完美诠释了自然界中光与物质的相互作用。
