A formação de um arco-íris envolve dois fenômenos básicos da óptica geométrica: A REFLEXÃO e a REFRAÇÃO da luz.

O aparecimento das cores do arco-íris ocorre quando a luz branca irradiada pelo sol penetra nas gotículas de água suspensas na atmosfera. A luz ao mudar de meio de propagação, no caso do ar para a água, sofre refração que neste caos é acompanhada de um desvio do raio de luz.

O desvio sofrido pelo raio de luz é diferenciado para cada cor sendo o maior para a luz de cor violeta e o menor para a luz vermelha, isto causa a decomposição da luz branca em suas cores fundamentais. Os raios que surgem da decomposição da luz branca são refletidos internamente nas paredes das gotículas retornando á atmosfera, formando assim o arco-íris.

Vê-se o arco-íris apenas quando chove e ao mesmo tempo à sol, e sempre que o sol se ache ao lado oposto ao observador. O sol, à vista do observador e o centro do arco devem estar em linha reta. Se o sol está a mais de 42 graus sobre o oriente, o arco-íris não é visível. Em conseqüência, o arco-íris somente é visto de manhã cedo e ao cair da tarde. De tarde, porque o sol brilha a oeste e chove a leste do observador e de manhã, porque chove a oeste do observador e o sol, brilha a leste. Nunca surgindo ao meio-dia.

Vemos ás vezes pequenos arco-íris na poeira da água lançada por uma cascata, e até mesmo ao regar um gramado.

O arco-íris primário corresponde a uma reflexão interna dos componentes da luz: vermelho em R1 e o violeta em V1; o arco-íris secundário tem origem em raios que passavam por uma segunda reflexão interna, como acontece em R2 e V2.

Fonte: www.fisica.net

Arco-Íris

As cores do arco-íris

Em seu livro sobre a Óptica, Newton explica a origem das cores do arco-íris. Esse belo fenômeno acontece quando o sol está relativamente baixo, em um lado do céu, e no outro lado existem nuvens escuras de chuva. Para entender como surge o arco-íris vamos ver o que acontece com um raio de luz do sol que incide sobre uma gota de água que está na nuvem. Esse raio se dispersa em suas cores componentes e cada componente se desvia de um ângulo diferente. Para simplificar, vamos examinar apenas as componentes vermelha e violeta. Como já sabemos, a componente violeta se desvia mais que a vermelha. Depois de percorrer um pequeno trecho, cada raio chega à superfície interna da gota. Nessa superfície, uma parte do raio de luz sai da gota mas outra parte se reflete e continua na gota até atingir de novo a superfície. Nesse ponto, parte da luz sai da gota, desviando-se novamente. É essa luz que, eventualmente, pode chegar a seus olhos. Ao sair da gota, o ângulo da componente violeta com a direção do raio de sol é MENOR que o ângulo da componente vermelha.

É fácil ver, portanto, que a luz de cada cor que chega a seu olho foi desviada por gotas de alturas diferentes. A luz violeta que atinge seu olho foi desviada por uma gota mais baixa, enquanto que a luz vermelha foi desviada por outra gota mais alta. Isso explica a ordem das cores no arco-íris: o vermelho fica na parte de fora do arco. Nesse desenho mostramos os raios do Sol penetrando horizontalmente mas o resultado é semelhante, mesmo se eles vierem em outra direção.

As cores vistas em ângulos diferentes.

Se a luz do Sol vier na horizontal, isto é, se o Sol estiver bem baixo no horizonte, o ângulo entre o arco e a horizontal é 42°, aproximadamente, um pouco maior para o vermelho e um pouco menor para o violeta. É claro que essa condição é satisfeita para todos os pontos em um cone com vértice no olho do observador e semi-ângulo igual a 42°. Essa é a razão pela qual vemos um arco. Quanto mais alto o Sol estiver, menor a parte visível do arco. Se o Sol estiver mais alto que 42°, o arco não é visto pois fica abaixo do horizonte.

O arco, na verdade, é formado pelo desvio e dispersão da luz do Sol em um número enorme de gotas. Só algumas dessas gotas desviam a luz na direção de seus olhos. Outra pessoa a seu lado verá a luz desviada por outras gotas diferentes, isto é, verá outro arco-íris. Cada um vê seu arco-íris particular e cada um está no vértice de seu próprio arco-íris.

Qual é a distância do arco-íris até você? Qualquer uma, pois qualquer gota situada nas laterais do cone que tem seu olho no vértice pode contribuir para seu arco-íris. As gotas podem estar até bem perto de você, como acontece quando você vê um arco-íris formado pela água espalhada por um dispersor de jardim.

Fonte: www.seara.ufc.b