Última atualização: 5 de outubro de 2020

Arco-íris

Fenômeno óptico das cores do arco-íris

O arco-íris é um fenômeno óptico e meteorológico que se manifesta por uma série de cores visíveis na forma de um arco no céu. Este fenômeno ocorre principalmente quando a luz branca do Sol se decompõe em sete cores (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil, violeta) ao passar através de gotículas de água na atmosfera.

A natureza da luz branca emitida pelo Sol é, na verdade, uma mistura de todos os comprimentos de onda da luz visível. Cada cor corresponde a um comprimento de onda específico:
• Vermelho: aproximadamente 620-750 nm
• Laranja: aproximadamente 590-620 nm
• Amarelo: aproximadamente 570-590 nm
• Verde: aproximadamente 495-570 nm
• Azul: aproximadamente 450-495 nm
• Anil: aproximadamente 425-450 nm
• Violeta: aproximadamente 380-425 nm

A Origem das Sete Cores: As sete cores no arco-íris foram popularizadas por Isaac Newton (1643-1727) no século XVII. Ao realizar seus experimentos com um prisma, ele observou que a luz branca se decompunha em um espectro de cores. Embora esse espectro seja contínuo e a transição entre as cores seja fluida, Newton escolheu dividir esse espectro em sete partes distintas, inspirado por conceitos culturais e musicais como as sete notas musicais.

Processos físicos envolvidos na formação de um arco-íris

Refração: Quando a luz branca (como a do Sol) entra em uma gota d'água, ela muda de direção, um fenômeno chamado refração. A luz se move mais lentamente na água do que no ar, o que causa uma mudança na velocidade e direção da luz dentro da gota d'água.

Dispersão: A luz branca é composta por vários comprimentos de onda, cada um correspondente a uma cor diferente (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil, violeta). Ao entrar na gota d'água, os diferentes comprimentos de onda da luz são refratados em ângulos diferentes devido à sua velocidade de propagação diferente na água. Isso provoca uma separação das cores, um processo chamado dispersão.

Reflexão interna total: Uma vez que a luz foi refratada e dispersa, ela atinge a superfície oposta da gota d'água. Se o ângulo de incidência da luz for maior que o ângulo crítico, a luz será completamente refletida dentro da gota (reflexão interna total).

Segunda refração: Após ser refletida, a luz se dirige novamente para a saída da gota d'água, onde sofre uma segunda refração. Isso provoca uma nova separação das cores, intensificando o efeito de dispersão.

Condições necessárias para ver o arco-íris

Para que um arco-íris seja visível, é necessário ter gotículas de água na atmosfera, geralmente na forma de chuva, mas também na forma de neblina ou bruma. Além disso, o Sol deve estar baixo no céu (geralmente no início da manhã ou no final da tarde) e o observador deve estar situado entre o Sol e a chuva, com o Sol atrás dele. Para um arco-íris primário, o ângulo de visão típico é de aproximadamente 42 graus em relação à direção do sol. Em outras palavras, se você imaginar uma linha que vai do sol ao observador, o arco-íris se forma a um ângulo de 42 graus acima dessa linha.

Tipos de arco-íris

Existem vários tipos de arco-íris, os mais conhecidos são:
• Arco-íris primário: O arco-íris primário geralmente apresenta um espectro de sete cores: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. É formado por um único reflexo dentro das gotículas de água.
• Arco-íris secundário: As cores do arco-íris secundário aparecem na ordem inversa das cores do arco-íris primário. Elas são mais pálidas e estão localizadas acima do arco primário. O arco-íris secundário é formado por duas reflexões internas.
• Arco-íris monocromático: Forma-se apenas com uma única cor, frequentemente em condições específicas, como nos arcos luminosos que podem ser observados ao redor da Lua, chamados arcos lunares.