sábado, 21 de septiembre de 2013

¿Cómo se forma un arco iris?

Hace mucho tiempo que un alumno me hizo ésta pregunta y trataré ahora (más vale tarde que nunca) de responderla.
espectro electromagnético
El fenómeno atmosférico conocido como arco iris es un hermoso espectáculo que podemos visualizar por lo general cuando se asoma el sol entre las nubes después o durante una lluvia y también se manifiesta cuándo regamos y le damos la espalda al sol. La pregunta es: ¿Cómo es que se forma este fenómeno?
Para comenzar tenemos que entender primero que es el "espectro electromagnético".
La luz es una forma de Radiación Electromagnética, al igual que otras tales como las ondas de radio, las micro ondas, la los rayos infrarrojos, los rayos ultravioletas, los rayos x y los rayos gamma. Todos juntos forman el llamado "espectro electromagnético".
Según los niveles de energía de estas secciones es su comportamiento, por ejemplo, las ondas de radio tienen un nivel de energía bajo, esto significa que tienen poca frecuencia y su longitud de onda es más larga, siendo perfectas para transmitir señales a larga distancia, a diferencia de los rayos gamma, que poseen una alta frecuencia y menor longitud de onda que los hace especiales para tratamientos médicos tales como la
esterilización y eliminación de bacterias en alimentos y también para tratar el cáncer.
Pueden notar en la imagen que existe una pequeña parte del espectro electromagnético que es visible a los ojos humanos, que corresponde al espacio que hay sobre los rayos infrarrojos y bajo los ultravioletas que es precisamente, la luz.
La luz "blanca" se compone por la unión de todos los colores del sector visible del espectro electromagnético, que podemos fácilmente visualizar al colocar un lápiz "bic" transparente a la luz, se ve claramente la separación de la luz blanca en diferentes colores que van desde el rojo hasta el violeta. Ahora que ya entendemos que es el espectro electromagnético vamos a la pregunta inicial ¿Cómo se forma un arco iris?
The dark side of the moon - Pink Floyd
El fenómeno se forma cuando, dándole la espalda al sol, tenemos una "cortina de lluvia" frente a nosotros. En ésta posición, los rayos de luz del sol (luz blanca) es separado en el espectro visible del abanico electromagnético, es decir, en los siete colores del arco iris, tal como lo hace un prisma (aquí viene a mi mente el disco "el lado oscuro de la luna" de Pink Floyd). Este proceso se repite en cada una de las millones gotas de agua. 
Esta gota de agua hace entonces la función de prisma (proceso llamado refracción) y también de espejo en la superficie posterior de la gota reflejando hacia nuestros ojos los colores ya conocidos del arco iris. Intenté hacer el dibujo de la situación, disculpen la pobreza.

Ahora nace la pregunta ¿Por qué vemos el arco iris precisamente como un arco?
Hablando estrictamente el "arco iris" es en realidad una circunferencia, sólo que no logramos notar la otra parte ya que se encuentra "bajo tierra". El tema es que cada uno de los colores se refracta (desvía) en un grado diferente dentro de la gota, esto provoca que todas las gotas que nos reflejan, por ejemplo, el color violeta deben estar en el mismo ángulo con respecto a nuestro punto de vista y éstas gotas forman un arco, además el resto de los colores que refleja ésta gota no llega a nuestros ojos (en el caso del dibujo anterior, el único color que va a notar el ojo es el naranjo, ya que llega directamente a él. Los otros colores no los ve). Y así con cada color hasta el rojo que es el que menos refracción tiene.

Acá les dejo una imagen de http://commons.wikimedia.org/ que deja muy clara la situación:

  1. Gotitas esféricas
  2. Lugares donde ocurre el reflejo interno de la luz
  3. Arco iris primario
  4. Lugares donde ocurre la refracción de la luz.
  5. Arco iris secundario
  6. Rayos entrantes de luz blanca
  7. Recorrido de la luz que forma el arco iris primario
  8. Recorrido de la luz que forma el arco iris secundario
  9. Observador
  10. Región que forma el arco iris primario
  11. Región que forma el arco iris secundario
  12. Zona en la atmósfera llena de incontables diminutas gotitas esféricas

Abrazos.

1 comentario:

  1. Entonces, profe, no eran ponis mágicos voladores :( qué desilusión. Excelente post!!!

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