Arco iris

Cuando llueve y el Sol brilla en dirección opuesta al observador, se reúnen todas las condiciones para que éste asista a un fenómeno óptico remarcable: el arcoíris.

La luz del Sol, si bien nos parece blanca, es en realidad una mezcla de múltiples colores, que reducimos a menudo a 7.

Un prisma descompone la luz blanca por refracción, al desviar cada color en un ángulo creciente que va del rojo hasta el violeta.

Al igual que un prisma, una gota de agua puede refractar la luz blanca del Sol. Su forma prácticamente esférica modifica las trayectorias de los rayos. La luz se refracta cuando entra en la gota, se refleja entonces en la parte trasera de ésta, y luego se refracta nuevamente cuando sale hacia el aire.

El ángulo final entre los rayos del sol y la imagen percibida es de aproximadamente 40°, pero con una pequeña diferencia para cada color: de 40,5° para el violeta… a 42,4° para el rojo.

Resultado: a cada instante, el ojo del observador percibe sólo una parte de la luz proveniente de cada gota.

Así, para esta gota, la cual dispersa todos los colores, sólo el rayo rojo alcanzará el ojo del observador, quien verá así sólo el color rojo proveniente de ella.

(…)

Esta gota, situada más abajo, dispersará también todos los colores, pero sólo los rayos cercanos al naranjo alcanzarán al ojo…

… y así sucesivamente, el observador verá todos los colores del arcoíris pero provenientes de regiones distintas del cielo.

Se puede demostrar matemáticamente que la forma observada será un arco de círculo con centro situado bajo el horizonte.

(optionnel)

A veces se puede producir una reflexión suplementaria de la luz al interior de las gotas de lluvia. Observamos entonces un  arcoíris secundario, menos luminoso y al exterior del primero, en un ángulo de 50°.