El arco iris

Como ya demostró Newton, la luz blanca del Sol está formada por todo un espectro de colores. Aunque nosotros distinguimos habitualmente siete colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta), en realidad se trata de un espectro continuo, donde cada color corresponde a una longitud de onda o a una frecuencia de las ondas electromagnéticas emitidas por el Sol. Cada una de esas longitudes de onda, que viajan unidas por el espacio, tiene un comportamiento ligeramente distinto cuando se refractan, o sea, cuando, al pasar de un medio material a otro, alteran ligeramente su trayectoria. La refracción es lo que hace que, cuando introducimos un palo en el agua, lo veamos doblado; el palo sigue intacto, son los rayos de luz los que se doblan al pasar del aire al agua o viceversa.

Cuando los rayos del Sol penetran en una gota de agua de lluvia, cada color se desvía con un ángulo ligeramente diferente, que sólo depende de su longitud de onda. Después, los rayos se reflejan en la pared interna de la gota y salen al exterior ya separados. Estos rayos que salen de la gota forman un ángulo con el rayo de Sol incidente de unos 42º, un poco diferente para cada color, de manera que, cuando nos colocamos de espaldas al Sol, sólo veremos colores en los puntos que formen ese ángulo con la línea imaginaria que une el Sol con nuestra cabeza; esos puntos, pues, forman un círculo. No es que sólo las gotas de agua situadas en el arco iris emitan los colores, es que los rayos de luz que salen de las gotas situadas en otros puntos del cielo no llegan a nuestros ojos.

A veces, los rayos de luz rebotan dos veces en el interior de la gota y salen formando un ángulo mayor, de unos 50º; es el segundo arco iris que a veces se ve sobre el principal. Este arco iris es más débil que el primero porque en cada rebote de la luz en el interior de la gota se pierde energía; además, en los rebotes los colores invierten su posición, así que en el segundo arco iris los colores están invertidos con respecto al primero: el rojo abajo y el violeta arriba. Entre los dos arco iris, el cielo es más oscuro; es la zona oscura de Alejandro. La luz que falta en esa zona es la que se concentra para formar los dos arco iris que vemos nosotros, y los que ven otros observadores situados en otros puntos.

También los rayos del Sol que no sufren ninguna reflexión en el interior de las gotas, y los que se reflejan más de dos veces, producen arco iris, aunque son mucho más débiles y difíciles de ver. Los correspondientes a 0, 3 y 4 reflexiones se sitúan además cerca del Sol, lo que dificulta aún más su observación.

A veces, cuando el arco iris es muy intenso, pueden verse colores adicionales repetidos más allá del violeta; son los arcos supernumerarios, que se producen por fenómenos de interferencia de la luz dentro de las gotas de agua.