Arcoíris. ¿Cómo surge este fenómeno?

El arco iris es un arco de siete colores que podemos observar en el cielo justo después de la lluvia. Es un fenómeno tanto meteorológico como óptico.

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1. El fenómeno del arco iris. Condiciones meteorológicas y ópticas

El arco iris, el arco multicolor que podemos observar en el cielo, es un fenómeno tanto meteorológico como óptico.

Para crear la impresión de un arco iris, se deben cumplir las condiciones meteorológicas adecuadas. Son la lluvia que acaba de caer o el momento inmediatamente posterior, cuando las gotas de agua aún flotan en el aire, así como el sol brillante y un cielo despejado.

Los observadores del arco iris deben estar de espaldas al sol, y el sol en sí no debe estar a más de 42 grados sobre el horizonte. Solo después de que se cumplan estas condiciones meteorológicas y ópticas, podemos ver el fenómeno del arco iris.

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2. La longitud de onda electromagnética y la impresión de color.

El arco iris generalmente consta de 7 colores: rojo (fuera del arco), naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta (dentro del arco).

La luz y el color son los factores principales para crear la impresión del arco iris. La luz es radiación electromagnética en el rango de ondas electromagnéticas de 100 nm a 1 mm.

Las ondas electromagnéticas que ven los seres humanos van desde 380 nm hasta 760 nm.

El espectro de todas las longitudes de onda que van desde 380 a 760 nm da la impresión de luz blanca, pero una sola longitud de onda asignada al mundo visible da la impresión de color.

Por ejemplo, la onda electromagnética de mayor longitud (635-770 nm) es roja, mientras que la más corta (380-450 nm) es la responsable de ver el color violeta.

  • El rango con una longitud de onda de 380 nm a 436 nm - violeta,
  • el rango con una longitud de onda de 436 nm a 495 nm - azul,
  • el rango con una longitud de onda de 495 nm a 566 nm - verde,
  • el rango con una longitud de onda de 566 nm a 589 nm - amarillo,
  • el rango con una longitud de onda de 589 nm a 627 nm - naranja,
  • el rango con una longitud de onda de 627 nm a 780 nm - rojo.

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3. Ley de Snell

En el momento en que el rayo del sol golpea una gota de agua, se refracta en su interior. Este fenómeno está definido por la ley de Snelius.

Willebrord Snell, también conocido como Snellus, fue un astrónomo y matemático holandés. En 1621 publicó la ley de refracción o ley de refracción, que dice que un rayo de luz, al cruzar el borde de dos medios transparentes con diferente índice de refracción, cambia de dirección.

4. Dispersión de la luz

La luz solar, al penetrar en las gotas de lluvia, no solo cambia su dirección, sino que también se dispersa, es decir, el fenómeno de dividir la luz blanca en ondas separadas de diferentes longitudes.

Para la luz monocromática, es decir, la luz que contiene ondas de la misma frecuencia, no se produce el fenómeno de dispersión.

5. Arcoíris. Índices de refracción

Todas las ondas correspondientes al color se propagan a una velocidad diferente al cruzar el límite de un medio, por ejemplo, el agua. Esto significa que se refractan en diferentes ángulos, lo que hace que se dividan.

Cada onda con un color asignado tiene un índice de refracción diferente. De lo contrario, una onda de luz roja, azul o violeta atravesará los límites de las gotas.

Por ejemplo, el índice de refracción entre el agua y el aire para el rojo es 1.331 y para el púrpura es 1.344,

Debido a este fenómeno, se crea una corriente de colores separados correspondientes a los colores del arco iris dentro de las gotas de lluvia.

Debido al hecho de que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, el rayo del mundo que entra en la gota se reflejará en el mismo ángulo. Sin embargo, el rayo se reflejará a partir de las gotas ya esparcidas sobre los rayos de color.

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6. Arco iris. Punto anti-solar

Para observar el fenómeno del arco iris, los rayos deben caer exactamente al nivel de los ojos del observador.

Podemos observar los colores del arco iris y su secuencia debido a que la luz difusa llega al observador desde la pared de gotitas que reflejan los rayos del sol. Esta luz debe dirigirse en el ángulo correcto. Solo es posible si el Sol no está a más de 42 grados sobre el horizonte.

Esto significa que los rayos reflejados por las gotas caen en el mismo ángulo: 42 grados. Entonces, un arco iris es un círculo de 42 grados de ancho centrado en el sol. El centro de este círculo se llama punto antisolar.

Debido al hecho de que el sol está detrás del observador y a no más de 42 grados, no es posible ver el arco iris como un círculo. La parte del círculo siempre estará oculta por debajo del horizonte y es por eso que observamos un arco iris en forma de arco.

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