Taller Virtual de Meteorología y Clima.
Arco iris
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El arcoiris es un fenómeno óptico que ocurre algunos días en los que la luz del sol ilumina una cortina de lluvia.
La luz blanca procedente del sol, que contiene todos los colores visibles (cada uno con su longitud de onda), al entrar en un medio diferente, como el agua, sufre una desviación, fenómeno conocido como refracción. Esta desviación es mayor cuanto mayor sea la diferencia entre los índices de refracción de los medios inicial y final, en nuestro caso aire y agua. El índice de refracción depende de la longitud de onda y, por tanto, no será igual para todos los colores. La desviación que sufren los rayos de distintos colores respecto a la dirección original tampoco será igual. Así, los tonos azules se desvían mucho más que los rojizos. Como resultado se produce la separación de los colores del haz de luz inicial, fenómeno conocido como dispersión.
Cuando un rayo de sol entra en una gota de agua (con un índice de refracción mayor al del aire) se desvía acercándose a la dirección normal a la superficie de discontinuidad. Por el contrario, cuando sale de la gota, se aleja de la normal. El rayo de sol que entra en la gota de agua sufre primero una refracción que lo acerca a la normal, en mayor o menor medida según la longitud de onda, separando de este modo los colores. Posteriormente estos rayos sufren una reflexión interna en la superficie de separación gota-aire, y de nuevo al salir de la gota sufren una nueva refracción (se desvían aún más en función de la longitud de onda). El resultado neto es que un rayo de luz blanca que incide en la gota con un cierto ángulo sale reflejado, pero cada color con un ángulo diferente. Entre el violeta, que es el que más se desvía, y el rojo, que es el que menos, se sitúan el resto de los colores formando el arcoiris.
Para crear un arcoiris tan solo necesitamos dos ingredientes muy básicos: agua y sol, a continuación un video explicando el proceso:
Nota: En el vídeo se explica sólo la formación del arcoiris primario, que es el que se suele ver. A veces se puede observar también un arcoiris secundario más débil. Para explicar el arcoiris primario sólo hemos tenido en cuenta los rayos que explican su formación. Siempre que hay una superficie de discontinuidad se produce tanto reflexión como refracción.
The Rainbow is an optical phenomenon that we see when the sunshine lights a raindrop shower.
White light coming from the Sun contains all the visible colours (each with its respective wavelength). When it goes into different environments, such as water or air, it undergoes the so-called refraction phenomenon. This corresponds to a deviation in the pathway that becomes more pronounced with the difference between the refraction indexes of the initial and final environment that the ray of light crosses. In addition, as the refraction index depends on the wavelength, the deviation in the pathway is different for distinct colours. Thus, bluish colours are more deviated than reddish colours. As a result, a initial ray of white light that is refracted, is automatically divided into the different colours of the rainbow. This phenomenon is known as dispersion.
In the experiment presented here, the initial and final environments correspond to air and water, respectively. When a certain ray of light that travels through the air goes into a water drop (whose refraction index is higher) it undergoes a refraction that deviates it in a way that it gets closer to the perpendicular direction of the discontinuity surface air-water between the environments. But, as it was previously noted, this deviation is different for the distinct colours. Then, when the resultant rays (of different colours) reach the water-air discontinuity surface, they undergo an internal reflection. Finally, when they leave the drop they undergo a new refraction, being deviated again according their respective wavelengths. The final result is that the initial ray coming into the water drop is reflected but with a different angle for each colour. Violet and red are the more and less deviated colours, respectively. The rest of colours populate the range between them generating a rainbow.
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Créditos:
Autores del experimento:
- Marta Abalos
- Jorge López Parages
- Luis Durán