Article publicat al Calendari del Ermitaño de los Pirineos de l’any 2010.

 

w Arco Iris

 

 

w Figura 1

El Arco Iris es uno de los fenómenos más admirables que podemos observar en la atmósfera. Aparece cuando está lloviendo y, al mismo tiempo, luce el Sol encontrándose en una posición baja respecto del horizonte. En estas circunstancias es suficiente que el espectador se sitúe de espaldas al sol para poder percibir sobre el fondo gris de las nubes causantes de la lluvia, uno o diversos arcos coloreados con los siete colores del espectro visible. El centro de estos arcos se encuentra sobre la línea recta que une el centro del sol con el punto de observación.

El arco interior es el más luminoso y en él se suceden los colores del espectro desde el interior al exterior en el siguiente orden: violeta, añil, azul, verde, amarillo, naranja y rojo. Cuando hay un segundo arco, éste es concéntrico con el primero pero mayor y con el orden de colores en sentido contrario: rojo en el interior y violeta en el exterior.

 

Como se forma el Arco Iris

Según el filósofo y científico Descartes, el arco iris se produce por la desviación de una parte de los rayos solares que atraviesan las gotas de agua.

En la figura 1 se representa la sección diametral de una gota y el trayecto de la luz fuera y dentro de la gota.

Si nos fijamos en el haz luminoso SA (procedente del Sol) vemos que se desvía (se refracta) al penetrar en la gota y después experimenta una reflexión total en el punto B de la cara opuesta de la gota; incide nuevamente sobre la cara interior y se refracta en el punto C; finalmente se obtiene el haz emergente CO (siendo O el punto donde se encuentra el espectador). Este haz emergente forma un ángulo de 42º con el haz SA.

El observador que se encuentra en el punto O no solo recibe la luz emergente OC sino también el resto de haces de luz emergente que corresponden al resto de planos o secciones diametrales en que se puede dividir la gota de agua. Estas secciones las podemos obtener haciendo girar la recta OC alrededor del eje OS’, que forma parte del haz de luz que proviene del sol. Es decir, que la luz que emerge de la gota se encuentra en el cono de revolución que tiene por vértice el punto O y por abertura 42º. Estos conos se producen en cada una de las gotas (millones de gotas) que hay en la zona lluviosa.

El conjunto de gotas generan infinidad de haces de luz emergente. Y ahora podríamos hacernos esta pregunta: ¿cómo es posible que si hay tantos conos de luz emergente en el espacio, el observador ve un solo arco iris? Vamos a analizarlo.

Los haces de luz emergente llegan hasta el ojo del espectador, entran oblicuamente por la pupila y atraviesan el cristalino. El cristalino actúa como una lente y concentra cada haz convirtiéndolo en un punto luminoso que se proyecta sobre la retina. El conjunto de puntos luminosos dibuja sobre la retina un círculo o arco único.

w Figura 2

El cerebro interpreta la presencia del arco en la retina como un objeto real sobrepuesto en el paisaje exterior. Pero en realidad el arco no está proyectado sobre el paisaje exterior sino simplemente sobre la retina. Por lo tanto, cuando observamos el arco iris, allí donde lo vemos no hay ningún arco: solamente hay gotas de agua y luz emergente, refractada y reflejada. El arco lo tenemos dentro del ojo. Cada observador tiene el suyo, y si el observador cambia de lugar, el arco se mueve con él.

 

Los colores del Arco Iris

La luz solar es blanca pero el arco iris lo vemos de muchos colores. La explicación es la siguiente. La luz blanca está compuesta por todos los colores del espectro. Con los cambios en el medio en el que se propaga la luz (debido a las entradas y salidas de las gotas de agua ) la luz blanca se refracta y se dispersa, apareciendo los colores.

 

El arco exterior

En la producción del arco exterior intervienen dos refracciones de la luz al entrar y salir de la gota (puntos A y C), y dos reflexiones totales (puntos B y D ). El haz emergente OC forma con OS’ (dirección de la luz incidente del sol) un ángulo de 50º. Es este caso los rayos incidente y emergente se cruzan dando lugar a la inversión del orden de los colores del espectro.

w Figura 3

Estanislau Tomàs Morera

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