El arco iris es uno de los fenómenos más bonitos que la natura nos ofrece, tan bonitos que inspiró muchos cuentos, canciones y leyendas. Pero la ciencia detrás del arco iris es muy simple. ¡Se trata de óptica básica! Descubre los 3 conceptos básicos que debes saber del arco iris.
¿Cómo se generan los colores del arco iris?
Sabemos que la luz es la suma de muchos colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Esto es la razón porque le entra luz blanca en un costado de un prisma y produce un mini arco iris en el otro costado. Para entender como se producen los arcos iris primero debes entender qué pasa en un prisma cuando le entra luz blanca en un lado y lo convierte en colores.
Un prisma está hecho de cristal o plástico transparente con forma triangular. Para producir el arco iris se le introduce un haz de luz blanca muy estrecha en una cara del prisma.
En el dibujo le entra la luz blanca por la izquierda. Como la luz blanca es la suma de todos los colores al pasar por el prisma esta se descompone y se puede ver un arco iris.
La dispersión de colores en un prisma ocurre por el «índice de refracción» del material del prisma (cristal). Cada material tiene un índice de refracción diferente. Cuando la luz que viaja por el aire, que tiene un índice de refracción diferente al del cristal, entra en el cristal del prisma se curva por la diferencia en los índices de refracción. La parte clave aquí es que el ángulo de curvatura es diferente por los distintos colores en la luz. El haz de luz blanca se mueve de un lado al otro del prisma mientras los diferentes colores se curvan en diferentes ángulos y se extienden en un arco iris.
En el caso del arco iris en el cielo, las gotas de lluvia en el aire actúan como pequeños prismas. El haz de luz entra la gota de agua, se refleja en el otro lado de la gota y sale. En este proceso, el haz de luz blanca se rompe en sus distintos colores como si las gotas de agua fueran prismas triangulares.
¿Por que a veces vemos un doble arco iris?
El segundo arco iris aparece cuando las gotas de lluvia tienen 2 reflexiones internas. Las gotas de lluvia deben tener unas medidas concretas para tener las 2 reflexiones y que creen el doble arco iris en el cielo. Así, si las gotas de lluvia son lo suficientemente grandes podremos ver el doble arco iris.
¡Fíjate que el arco iris se ve como en un espejo!
¿Por que vemos bandas de colores?
Porque realmente solo nos llega un color a los ojos de cada gota de lluvia. El color que nos llega depende de la altitud de las gotas y el ángulo. Así, las gotas de lluvia de más arriba nos envían el color rojo, un poco más abajo el color naranja, después amarillo, verde, azul, violeta y por último las gotas de lluvia que están más abajo son las que nos envían el color rosa.
Para entender mejor este fenómeno, es preciso observar como refracta las gotas de lluvia cada color. El rojo es el color que se refracta con un ángulo más hacia abajo. Y el rosa o violeta es el color que se refracta más hacia arriba. Los demás colores estarán en medio de estos dos.
En el esquema a continuación vemos la explicación gráfica de cómo cada gota de agua nos hace llegar un color distinto al ojo.
- La gota de más arriba será la que refractará la luz roja directa a nuestro ojo. Los otros colores se refractan en otra dirección y no nos llegan al ojo, por lo tanto, no los vemos.
- La gota de lluvia de más abajo será la que nos llevará la luz violeta en dirección a nuestro ojo.
- Las gotas de lluvia que se encuentran en medio son las que nos enviarán los otros colores: naranja, amarillo, verde y azul.
Y ahora ya sabes más de cómo se forma el arco iris, donde agua y luz se combinan para pintar un fenómeno natural que podemos disfrutar de vez en cuando.
Curiosidades del arco iris
A qué se debe el extraño arco iris que aparece en varios pantanos de Estados Unidos
