¿Por qué se forman los arcoíris cuando la luz del sol incide sobre las gotas de agua en la atmósfera de la Tierra?
El arco iris, también conocido como Tiangong (Hakka), Tianhong, Jiang, etc., conocido como arco iris, es un fenómeno óptico en el clima cuando la luz del sol brilla sobre las gotas de agua en el aire, la luz. se refracta y refleja, formando un espectro de colores arqueado en el cielo, que muestra siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y morado desde el círculo exterior hasta el círculo interior. En realidad, hay innumerables colores en el arco iris. Por ejemplo, hay muchas diferencias sutiles entre el rojo y el naranja, pero para simplificar, sólo se utilizan siete colores como distinciones.
Un arco iris se forma cuando la luz del sol incide en pequeñas gotas de agua casi esféricas en el aire, provocando dispersión y reflexión. Cuando la luz del sol incide en una gota de agua, incidirá en diferentes ángulos al mismo tiempo y también se reflejará en diferentes ángulos dentro de la gota de agua. Entre ellos, el reflejo entre 40 y 42 grados es el más fuerte, provocando el arco iris que vemos. Cuando ocurre este tipo de reflexión, la luz del sol ingresa a la gota de agua, se refracta una vez, luego se refleja en la parte posterior de la gota de agua y finalmente se refracta nuevamente al salir de la gota de agua. En total, se refracta una y dos veces. Debido a que el agua tiene un efecto dispersivo sobre la luz, el índice de refracción de la luz de diferentes longitudes de onda es diferente. El índice de refracción de la luz roja es menor que el de la luz azul, mientras que el ángulo de deflexión de la luz azul es mayor que el de la luz roja. Debido a que la luz se refleja dentro de las gotas de agua, el espectro visto por el observador se invierte, con la luz roja en la parte superior y otros colores en la parte inferior. Por lo tanto, el arco iris y el neón están a diferentes alturas y el orden de progresión de los colores se invierte. Un arco iris significa que la luz se refracta dos veces y se refleja una vez, mientras que el neón significa que la luz se refracta dos veces y se refleja dos veces.
La mayoría de las personas no notan el arco iris porque no lo observan activamente. El arco iris es un segundo arco iris tenue que a menudo aparece fuera del arco iris principal. La luz del sol se produce mediante dos reflexiones y dos refracciones de la luz solar en las gotas de lluvia, con un ángulo de salida de 50 a 53°. El resultado de los dos reflejos es que la disposición de colores del neón es opuesta al arco del arco iris, con azul en el exterior y rojo en el interior. El neón es más tenue que el arco iris, porque los dos reflejos no sólo dejan escapar más luz, sino que también se extienden sobre un área más amplia. El cielo no iluminado entre el arco iris y el neón recibió el nombre de Cinturón de Alejandro porque fue descrito por primera vez por Alejandro.
El tercer arcoíris más oscuro e incluso el cuarto arcoíris ya han sido fotografiados antes. Estos son causados por la luz del sol que se refleja tres o cuatro veces dentro de las gotas de lluvia. Todos estos arcoíris aparecen en el mismo lado del cielo que el sol. El tercero está a unos 40° del sol y el cuarto está a unos 45°. Debido a la luz del sol, es difícil verlo a simple vista.
Felix Billet (1808–1882) describió un orden superior de arcoíris. Trazó un mapa de la ubicación del decimonoveno arcoíris y llamó al patrón "rosa arcoíris". En el laboratorio, utilizando luz más brillante y láseres bien colimados, se pueden observar arcoíris de orden superior. Se informa que Wu y otros utilizaron un método similar en 1998 para lograr un arco iris de 200 órdenes con un rayo láser de iones de argón.
Cuando aparece un arco iris sobre un objeto en la superficie del agua, pueden aparecer dos arcos de espejo complementarios de diferentes trayectorias ópticas encima y debajo de la superficie del agua, respectivamente. Su nombre es ligeramente diferente. Si el agua está en calma, un arco iris reflejado aparecerá como una imagen especular debajo del horizonte del agua. La luz del sol primero es desviada por las gotas de lluvia antes de llegar al observador y luego reflejada por el agua. Los arcoíris reflejados, al menos en parte, suelen ser visibles, incluso en pequeños charcos.
Cuando la luz del sol es reflejada por el agua antes de llegar a las gotas de lluvia, puede producir un reflejo del arco iris. Si la superficie del agua es lo suficientemente grande, toda la superficie está en calma y está cerca de la cortina de lluvia, la. El reflejo del arco iris puede aparecer sobre el horizonte. Se cruza con un arco iris normal en el horizonte y su arco será más alto en el cielo porque su centro está sobre el horizonte, mientras que el centro de un arco iris normal está debajo del horizonte. Los arcoíris reflectantes son muy raros debido a la combinación de las condiciones anteriores.