質問: 虹の写真を撮ると、虹の内側は明るく、外側は暗く写るのは、何故ですか?
回答: 虹の内側(40度以下、紫の内側)には弱いながらも各色がやってきます。 虹の外側(42度以上、赤の外側)には光があまり反射しません。 そのため、虹の内側は白く明るく見え、虹の外側は相対的に暗く見えます。 主虹を形作る雨粒は入射と反射の角度が42度付近で最大の反射を起こします。空気中に浮かぶ無数の雨粒のうち、太陽光と雨粒と観察者の角度が42度になったところの雨粒が赤から紫に分光され、観察者から見てアーチ状に並んでいます。それが虹です。 しかし、42度以外で太陽光を全く反射していないのかというとそんなことはなくて、42度よりも大きい角度でも、逆に42度よりも小さい角度でも反射しています。ただ42度が最大ということです。 ここで、反射する光量は、【40度より内側 > 42度より外側】 です。 そのため40度より内側である虹の内側には多くの光が集まり、結果として虹の外側よりも明るくなります。その明るさが「白」です。虹の内側にすべての色が光がたくさん集まったので白く明るいのです。(赤+緑+青=白) なぜ虹の内側には各色がやってくるかについては「Airy理論」を理解する必要があります。 Airy理論(英語版)