Quali aspetti delle interazioni delle onde sono responsabili degli arcobaleni?

Quali aspetti delle interazioni delle onde sono responsabili degli arcobaleni?
Anonim

Riflessione, Rifrazione e Dispersione sono i principali fenomeni che concorrono a produrre un arcobaleno.

Un raggio di luce interagisce con una goccia d'acqua sospesa nell'atmosfera:

Prima entra nella gocciolina che viene rifratta;

In secondo luogo, una volta all'interno della gocciolina, il raggio interagisce con l'interfaccia acqua / aria nella parte posteriore della gocciolina e viene riflesso indietro:

La luce in arrivo dal Sole contiene tutti i colori (cioè lunghezze d'onda) quindi è BIANCO.

In A hai la prima interazione. Il raggio interagisce con l'interfaccia aria / acqua. Parte del raggio è riflessa (punteggiata) e la parte è rifratta e piegata all'interno della goccia.

All'interno della goccia si verifica la dispersione. La velocità delle componenti cromatiche del raggio (i vari colori) varia in base alla loro lunghezza d'onda.

Fondamentalmente la velocità all'interno di un mezzo, per esempio, ROSSO dipende da un numero chiamato Indice di rifrazione # N #. Questo numero è leggermente diverso per ciascun colore. Questa leggera variazione causa una differenza nella piegatura dei vari componenti cromatici all'interno della goccia. Quindi, ad esempio, il ROSSO è piegato meno del BLU.

Puoi capirlo osservando la Legge di Snell per la rifrazione e la dipendenza dalla flessione con l'indice di rifrazione.

In B il raggio di luce, che ora è disperso, interagisce con l'interfaccia acqua / aria. Parte di essa passa in aria (punteggiata) e parte viene riflessa all'interno della goccia. Questa riflessione aumenta ancor più l'effetto di separazione della dispersione, dovuto anche alla curvatura della superficie della gocciolina in cui avviene la riflessione.

In C i componenti cromatici ora separati subiscono un'altra rifrazione, aumentando ancora di più la separazione tra loro.

Puoi vedere un arcobaleno secondario (più debole) insieme al primo, come mostrato da René Descartes:

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

RAGGIO A = Primario

RAY F = Secondary (più riflessioni interne = più debole)