Arco-íris. Como esse fenômeno surge?

O arco-íris é um arco de sete cores que podemos observar no céu logo após a chuva. É um fenômeno meteorológico e óptico.

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1. O fenômeno do arco-íris. Condições meteorológicas e ópticas

O arco-íris, o arco multicolorido que podemos observar no céu, é um fenômeno meteorológico e óptico.

Para criar a impressão de um arco-íris, devem ser atendidas as condições meteorológicas adequadas. São a chuva que acaba de cair ou o momento logo depois, quando as gotas de água ainda flutuam no ar, assim como o sol brilhando e o céu sem nuvens.

Os observadores do arco-íris devem estar de costas para o sol, e o próprio sol não deve estar mais alto do que 42 graus acima do horizonte. Somente depois que essas condições meteorológicas e ópticas forem atendidas, podemos ver o fenômeno do arco-íris.

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2. O comprimento de onda eletromagnética e a impressão de cor

O arco-íris geralmente consiste em 7 cores - vermelho (fora do arco), laranja, amarelo, verde, azul, índigo e roxo (dentro do arco).

A luz e a cor são os principais fatores na criação da impressão do arco-íris. A luz é a radiação eletromagnética na faixa de ondas eletromagnéticas de 100 nm a 1 mm.

As ondas eletromagnéticas vistas por humanos variam de 380 nm a 760 nm.

O espectro de todos os comprimentos de onda variando de 380 a 760 nm dá a impressão de luz branca, mas um único comprimento de onda atribuído ao mundo visível dá a impressão de cor.

Por exemplo, a onda eletromagnética de maior comprimento (635-770 nm) é vermelha, enquanto a mais curta - 380-450 nm - é responsável por ver a cor violeta.

  • A faixa com um comprimento de onda de 380 nm a 436 nm - violeta,
  • a faixa com um comprimento de onda de 436 nm a 495 nm - azul,
  • a faixa com um comprimento de onda de 495 nm a 566 nm - verde,
  • a faixa com um comprimento de onda de 566 nm a 589 nm - amarelo,
  • a faixa com um comprimento de onda de 589 nm a 627 nm - laranja,
  • a faixa com comprimento de onda de 627 nm a 780 nm - vermelho.

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3. Lei de Snell

No momento em que o raio do sol atinge uma gota d'água, ele se refrata dentro dela. Este fenômeno é definido pela lei de Snelius.

Willebrord Snell, também conhecido como Snellus, foi um astrônomo e matemático holandês. Em 1621 ele publicou a lei da refração ou lei da refração, que diz que um raio de luz, ao cruzar a fronteira de dois meios transparentes com diferentes índices de refração, muda sua direção.

4. Dispersão de luz

A luz solar, penetrando nas gotas de chuva, não apenas muda sua direção, mas também se dispersa, ou seja, o fenômeno de dividir a luz branca em ondas separadas de diferentes comprimentos.

Para luz monocromática, ou seja, luz contendo ondas da mesma frequência, o fenômeno de dispersão não ocorre.

5. Arco-íris. Índices de refração

Todas as ondas correspondentes à cor se propagam a uma velocidade diferente ao cruzar os limites de um meio, por exemplo, água. Isso significa que eles refratam em ângulos diferentes, o que faz com que se dividam.

Cada onda com uma cor atribuída tem um índice de refração diferente. Caso contrário, uma onda de luz vermelha, azul ou roxa romperá os limites de queda.

Por exemplo, o índice de refração entre a água e o ar para o vermelho é 1,331 e para o roxo é 1,344,

Devido a esse fenômeno, um fluxo de cores separadas correspondendo às cores do arco-íris é criado dentro das gotas de chuva.

Devido ao fato de que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão, o raio do mundo que entra na gota refletirá a partir dela no mesmo ângulo. No entanto, o raio refletirá das gotículas já espalhadas nos feixes de cores.

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6. Arco-íris. Ponto anti-solar

Para observar o fenômeno do arco-íris, os raios devem incidir exatamente no nível dos olhos do observador.

Podemos observar as cores do arco-íris e sua seqüência devido ao fato de a luz difusa atingir o observador a partir da parede de gotículas que refletem os raios solares. Esta luz deve ser direcionada no ângulo certo. Isso só é possível se o Sol não estiver acima de 42 graus acima do horizonte.

Isso significa que os raios refletidos das gotículas caem no mesmo ângulo - 42 graus. Portanto, um arco-íris é um círculo de 42 graus centrado no sol. O centro deste círculo é denominado ponto anti-solar.

Devido ao fato de o sol estar atrás do observador e não mais alto que 42 graus, não é possível ver o arco-íris como um círculo. A parte do círculo estará sempre escondida abaixo do horizonte e é por isso que observamos um arco-íris em forma de arco.

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