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∿ Física general⚡ ElectromagnetismoDificultad alta6 pasos · 1 min

El arcoíris

Después de la lluvia, con el Sol detrás, aparece un arco de colores que nunca está en un sitio: cada persona ve el suyo. Es luz que entra en millones de gotas, rebota dentro y sale a un ángulo de 42°, y se calcula con la ley de Snell.

Un poco de historia

  1. Hacia 1000Ibn al-Haytham (Alhacén) estudia la refracción y la reflexión en su «Libro de óptica»; en el siglo XIII Kamal al-Din al-Farisi explica el arcoíris con una esfera de agua llena como modelo de una gota.
  2. 1304Teodorico de Freiberg hace lo mismo con una esfera de vidrio llena de agua y traza el camino de la luz: dos refracciones y una reflexión dentro de la gota.
  3. 1637René Descartes, en «Los meteoros», calcula con la ley del seno el ángulo de 42° y ve que se amontonan los rayos en la desviación mínima. Todavía no explica los colores.
  4. 1666Isaac Newton hace pasar la luz del Sol por un prisma y muestra que cada color se refracta distinto; con eso explica el orden de los colores del arco (Opticks, 1704).
  5. 1803Thomas Young explica los arcos supernumerarios, las franjas tenues de color dentro del arco principal, con la interferencia de la luz; en 1908 Gustav Mie calcula con exactitud la dispersión de la luz por gotas.

Con qué herramienta se relaciona

Reflexión y transmisión (Fresnel) · Electromagnetismo

La luz del Sol pasa del aire al agua de la gota y se dobla según la ley de Snell; esa misma herramienta da el ángulo de refracción y, además, cuánta luz se refleja y cuánta pasa en cada superficie, que es lo que hace que el arcoíris sea tan tenue.

sen i = n · sen r

D = 180° + 2i − 4r, cos²i = (n² − 1) / 3

Se abre con el aire (n = 1) y el agua (n = 1,333) y el ángulo de incidencia del arcoíris, 59,4°: sale un ángulo de refracción de 40,2°. Cambia el ángulo y comprueba que el arco no se mueve de 42°.

Incidencia59,4°
Refracción40,2°
Arcoíris primario42°
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