El arco iris es un fenómeno causado por las gotitas de agua en la atmósfera a través de la refracción sucesiva de la luz solar en la gotita, la reflexión en la superficie opuesta y nuevamente la refracción de la gotita hacia el observador. Y la refracción de la luz a través de la interfaz aire-agua provoca la dispersión. La siguiente figura ilustra esta idea:
Tenga en cuenta que para observar un arco iris, el sol siempre debe estar detrás de usted y debería estar lloviendo en el lado opuesto del cielo.
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Ahora surge la pregunta: ¿por qué el arcoíris aparece en forma de cúpula?
En primer lugar, tenga en cuenta que el fenómeno solo involucra al sol, las gotas de agua y el observador. Entonces no hay alcance de la forma de la tierra involucrada.
Ahora, cuando la luz solar ingresa a las gotas de agua, debido a la simetría esférica de la gota, puede ingresar a través de cualquiera de los puntos que se encuentran en la circunferencia de un círculo (aunque el radio del círculo depende de su ubicación). Los cálculos muestran que el ángulo para la luz roja es de aproximadamente 42 [matemática] ^ 0 [/ matemática] y para la luz violeta de aproximadamente 40 [matemática] ^ 0 [/ matemática] con referencia a la luz incidente original que ingresa a la gota de agua. Por lo tanto, cuando la luz sale de la gota, en realidad emana como conos que tienen diferentes ángulos de vértice para diferentes componentes de la luz . La siguiente figura muestra la orientación de los conos para un observador:
Pero cuando miras el arcoíris desde la tierra, solo puedes ver una proyección del cono a lo largo de tu línea de visión, que es un círculo .
Dicho de otra manera, si te paras con el sol detrás de ti, entonces la línea hipotética que conecta el sol y la punta de la cabeza de tu sombra es la línea de referencia y podrías medir los ángulos 42 [matemáticas] ^ 0 [/ matemáticas] para luz roja y 40 [matemáticas] ^ 0 [/ matemáticas] para luz violeta y esto te da el arcoiris. Esta línea de referencia es hacia el punto antisolar . Cualquier otra línea de visión no te daría ningún arcoíris.
El arcoíris se ve en la máxima medida (casi el 50%) solo durante el amanecer y el atardecer. Esto se debe al hecho de que si considera que el sol está a una altitud más alta, entonces la línea de referencia será más empinada (centrada en la punta de la cabeza de su sombra) y, por lo tanto, el arco iris desciende en su horizonte frontal.
En realidad, el arco iris es un círculo, pero solo puedes ver una porción del arco iris como un arco debido a que la superficie del planeta actúa como un obstáculo. Si intenta observar un arco iris desde grandes altitudes, como una montaña o un avión, podría ver el círculo completo.
