Tomado del portal del Horno 3
Dra. Claudia Fernández Limón
Un arcoíris se origina con cientos de miles de pequeñas gotas de agua de menos de 1 mm de diámetro que flotan en un espacio. Fue Isaac Newton quien dio la primera explicación convincente en 1740 en su libro Optika.
Newton demostró que la luz blanca está compuesta de diversos colores, esto se puede comprobar refractando o desviando la luz por un prisma donde la luz blanca se descompone en los colores que la forman. En su experimento desvió la luz refractada a otro prisma demostrando que el prisma no formaba los colores. También observó que algunos otros materiales podía refractar la luz y entre estos materiales se encontraba el agua; fue así como puedo comprender que las gotas de lluvia refractaban y reflejaban la luz, que es la clave para que se produzca un arcoíris.
Un arcoíris, como Newton concluyó correctamente, es una colaboración exitosa entre el Sol, miles de millones de gotas de lluvia y nuestros ojos, que deben de estar observando las gotas de agua en el ángulo correcto.
Para poder observar un arcoíris se requieren tres condiciones; la primera es que el Sol esté detrás de la persona; segundo, debe de haber cientos de miles de gotas de frente; tercero, la luz del Sol debe de llegar a las gotas de agua directamente, es decir sin obstrucciones como las nubes.
¿Cómo se forman las rayas de colores de un arcoíris?
Cuando un rayo de luz entra a una gota de lluvia y la refracta, la luz se separa en los colores que la componen. El color que menos se refracta es el rojo y el que más se refracta es el violeta. Todos estos colores siguen viajando en el pequeño interior de la gota de agua hasta llegar a su parte posterior.
Algo de esta luz sale de la gota, pero otra rebota o se refleja en un ángulo hacia el frente.Ya que el Sol está infinitamente lejos, la luz que refleja siempre se encontrará en el rango de entre 0 y 42° y cada ángulo máximo es diferente para color del arcoíris. Estos ángulos máximos diferentes es lo que forman las rayas de colores. El color violeta que se refracta a 40° es muy difícil de verlo en un arcoíris, así que se ve más el azul.
¿Porque los arcoíris son curveados y no derechos?
Son curveados debido a la línea imaginaria que se forma entre los ojos de la persona y la sombra de su cabeza en un ángulo de visión de 42° es siempre un arco.
¿Por qué a veces están completos y otras no?
Cuando sólo se forma una parte de un arco es porque no hay suficientes gotas de agua en todas direcciones, o cuando las nubes impiden que se forme.Dependiendo de la altura del Sol, un arcoíris se verá más arriba o más cerca de la línea de horizonte, conservando siempre el ángulo máximo de 42°. Cuando el Sol se encuentra muy alto, el arcoíris se verá pequeño sobre la línea opuesta del horizonte; sin embargo, poco antes del anochecer o poco tiempo después del amanecer cuando el Sol se encuentra muy cerca de la línea de horizonte el arcoíris puede ser enorme.
Llegando a formar medio circulo completo porque el ángulo máximo que puede estar sobre el horizonte es de 42° o inclusive cerca de 45° que es la mitad de los 90° que serían justamente sobre nuestras cabezas.
Cuando el Sol se encuentra muy alto en el horizonte se puede lograr el mismo efecto con un regador de jardín, buscando siempre el ángulo de 42°.
¿Por qué a veces se ven dos arcoíris?
Cuando la luz del Sol entra a una gota de agua algunos de los rayos se reflejan solo una vez, otros dos veces antes de salir. El primer arcoíris se forma de la luz reflejada solo una vez dentro de la gota de agua, el segundo arcoíris, se forma por la luz que se refleja dos veces en la gota de agua, este rebote extra es lo que hace que los colores se vean invertidos en el segundo arcoíris.
El segundo siempre se ve más débil que el primero y en la parte exterior, debido a que el ángulo de reflexión cada vez es más grande llegando casi a 50° y los rayos morados reflejados llegan a los 53°. El segundo arcoíris siempre se encuentra a 10° fuera del primero. La razón por la que se ve más claro abajo del primero es que cada vez se refleja menos luz hacia el exterior.
¿Puede haber arcoíris triples?
Teóricamente sí, ya que puede haber tres reflexiones de rayos de Sol dentro de una gota, sin embargo, no se pueden ver debido a que se requiere demasiada luz para poder verse y para esto el Sol debería de estar muy alto sobre el horizonte, y debido a las reflexiones de la luz el tercer arcoíris estaría muy cerca del Sol, lo cual éste hace que sea imposible verlo, aunado a que sería aún mucho más débil que el segundo..
Un arcoíris no se puede ver con lentes de sol polarizados, ya que evita que se vea la luz reflejada. La polarización de la luz es un fenómeno en donde las ondas de luz ocurren en un solo plano y no en múltiples como en un foco.
Ibn al-Haytham, científico musulmán del siglo XI es catalogado como el padre de la óptica debido a sus trabajos y experimentos con lentes, espejos, reflexión y refracción de la luz.
Los arcoíris están compuestos por un continuo de colores que algunos no son perceptibles por el ojo humano, los que podemos percibir son el rojo, naranja, amarillo, verde, índigo y violeta.
Fuentes:
Atmospheric Optics. (s.f.). Recuperado el 25 de August de 2013, de http://www.atoptics.co.uk/bows.htm
Levin, W. (2011). For the Love of Physics. Massachusetts: Simon & Schuster.
