Quais aspectos das interações de ondas são responsáveis pelos arco-íris?

Reflexão, Refração e Dispersão são os principais fenômenos que concorrem para produzir um arco-íris.

Um raio de luz interage com uma gota de água suspensa na atmosfera:

Primeiro ele entra na gotícula sendo refratada;

Em segundo lugar, uma vez dentro da gotícula, o raio interage com a interface água / ar na parte de trás da gota e é refletido de volta:

A luz de entrada do Sol contém todas as cores (ou seja, comprimentos de onda), portanto é BRANCO.

Em A você tem a primeira interação. O raio interage com a interface ar / água. Parte do raio é refletido (pontilhado) e parte é refratada e dobrada dentro da gota.

Dentro da gotícula, a dispersão ocorre. A velocidade dos componentes cromáticos do raio (as várias cores) varia de acordo com o seu comprimento de onda.

Basicamente, a velocidade dentro de um meio de, digamos, RED depende de um número chamado Índice de Refração. # n #. Este número é ligeiramente diferente para cada cor. Esta pequena variação causa uma diferença na curvatura dos vários componentes cromáticos dentro da gotícula. Então, por exemplo, o RED é dobrado menos que o AZUL.

Você pode entender isso observando a Lei de Snell para refração e a dependência da flexão com o índice de refração.

Em B, o raio de luz, que agora está disperso, interage com a interface água / ar. Parte dela passa para o ar (pontilhada) e parte é refletida de volta para dentro da gotícula. Esta reflexão aumenta ainda mais o efeito de separação da dispersão, devido também à curvatura da superfície da gotícula onde ocorre a reflexão.

Em C, os componentes cromáticos agora separados sofrem outra refração, aumentando ainda mais a separação entre eles.

Você pode ver um arco-íris secundário (mais fraco) junto com o primeiro, como mostrado por René Descartes:

(Fonte da foto: René Descartes, Discours de la méthode (1637))

RAY A = Primária

RAY F = Secundário (reflexões mais internas = mais fraco)