Note, nas referidas figuras, que o espaçamento entre claros e escuros é diferente para cada cor, devido à mudança dos comprimentos de onda. Assim, a parte de baixo da figura 5 é o resultado da sobreposição das três cores da parte de cima da figura.
A banda mais clara à direita é o arco-íris propriamente dito, e as bandas mais tênues são os arcos de interferência.
Chuvas com gotas de diferentes tamanhos acabam obliterando os arcos de interferência, pois cada tamanho de gota produziria esses arcos em disposições diferentes, deslocados uns com relação aos outros. Apenas a primeira banda, o arco-íris propriamente dito, pode ser visto.
Mesmo assim, o lado azul desses arco-íris quase não é notado. Já chuvas com tamanhos de gotas bem definidos e pequenos produzem arcos de interferência bem proeminentes. Gotas grandes, por outro lado, acabam produzindo arcos de interferência, mas não são muito proeminentes.
A figura 6 mostra uma foto real de arco-íris com arcos de interferência. O Sol já estava bastante baixo na hora em que a foto foi tirada, o que ocasionou uma perda da componente azul da luz solar e, consequentemente, muito pouco azul no arco-íris.
A foto foi dividida em seus canais vermelho, verde e azul, e essas componentes estão representadas na animação 6A (dividir em canais significa decompor as cores da foto nas componentes formadoras de cada cor, ou seja, verde, vermelha e azul - a cor amarela, por exemplo, é a soma de verde com vermelho em iguais intensidades; na figura 5 acima, as três primeiras bandas representam os canais da banda colorida de baixo).
Nota: uma determinada cor (amarela, por exemplo) do monitor do computador ou da televisão pode ser decomposta. Isso não significa que essa mesma cor, no arco-íris verdadeiro, seja uma mistura de outras cores (o amarelo do arco-íris não é a soma de verde com vermelho).
O amarelo do arco-íris é uma cor pura. A decomposição em canais vermelho, verde e azul é uma característica de fotografia digital, de monitores e das TVs.
Figura 6 - Arco-íris fotografado em Minas Gerais, com o Sol a apenas
1 grau e meio
de altura no céu, onde se podem notar alguns arcos supernumerários
O processo de formação do arco-íris secundário é o mesmo do arco principal. A única diferença é que tal arco é formado por raios que sofreram duas reflexões no interior da gota, ao invés de apenas uma. A figura 1 mostra um raio solar genérico que entra numa gota por refração, então passa por duas reflexões no seu interior antes de sair.
Figura 1 - Um raio solar, representado em verde, atinge uma gota d´água e sofre duas refrações e duas reflexões. Aqui foi considerado apenas o caminho de interesse do raio para a formação do arco-íris secundário. Um raio incidente sofre uma refração na superfície da gota, depois duas reflexões e, finalmente, uma nova refração, originando um raio de saída como representado. (Os desvios na figura são reais para a cor verde).
À medida que o raio incidente se desloca na gota, do centro para a periferia, o raio de saída começa a se fechar. Inicialmente, para um raio incidente no centro da gota, o raio de saída se propaga na mesma direção (não sofreu nenhum desvio), mas se fecha à medida que o raio incidente se afasta do centro. Mas atinge um limite, um fechamento máximo, a partir da qual volta a se abrir. O ângulo de fechamento máximo é de 51o. O azul é a cor que mais consegue se fechar, aparecendo mais para fora no arco-íris secundário, o que o faz aparecer com as cores invertidas em relação ao primário.
A explicação para essa inversão é simples: a reflexão extra no interior da gota inverte a imagem. A figura 2 mostra a gota com vários raios incidindo sobre ela, da metade para baixo.
Cada um sofre o mesmo processo descrito acima: refração na entrada, duas reflexões no interior e outra refração na saída. Para melhor visualização, os raios incidentes receberam números, para facilitar a localização dos mesmos raios depois de sofrerem as duas refrações e a reflexão.
Além disso, cada raio foi desenhado com uma cor diferente (essas cores nada têm a ver com a cores que compõem a luz do Sol).
Figura 2 - A representação de vários raios incidentes, cada um incidindo num local diferente da gota, mostra o que ocorre com cada um deles individualmente. Cada raio de saída corresponde a um raio incidente diferente. As cores servem apenas para visualização.
Os raios incidentes são igualmente espaçados, com a exceção de um raio incidente extra colocado na posição 20, para facilitar a visualização do que acontece com os raios de saída para raios incidentes próximos ao "topo" da gota. Existe um "fechamento máximo" nos raios de saída, a partir da qual os raios de saída voltam a se abrir. (Os desvios na figura são reais para a cor verde).
O arco secundário é mais tênue que o primário, dado que há perda na reflexão extra.
O que falar de arco-íris terciários e de ordens superiores, provocados por 3 ou mais reflexões no interior da gota? Na realidade existem, mas são muito fracos para serem vistos, além do que os de terceira e quarta ordem ocorrem no lado do céu onde está o Sol.
Arcos primário e secundário. No primário, é possível notar alguns
arcos de interferência
Este arco-íris está com praticamente nenhum azul, devido à baixa altura
do Sol
De todas as fotos, esta foi tirada com o Sol mais alto. Assim, este
é o arco-íris mais baixo, subindo até aproximadamente 14 graus de altura
Fonte: astrosurf.com
