Diz uma lenda irlandesa que existe um pote de ouro no final do arco íris. Você já ouviu essa lenda? Agora me diz, já teve vontade de ir atrás do pote de ouro? Se a sua resposta for sim, sinto te decepcionar… o arco íris não tem fim… e por consequência não há pote de ouro. Pois o arco-íris é um fenômeno em que a luz solar se refrata em uma gota de chuva e tem um comportamento prismal.

A luz solar é branca e se decompusermos esta luz, encontraremos sete outras cores embutidas. Vermelho, Laranja, Amarelo, Verde, Azul, Anil e Violeta (VLAVAAV, como diria o nosso saudoso Beakman). Cada cor corresponde a um comprimento de onda específico. Aqui trataremos a luz como comprimento de onda, pois na refração ela obedece a este comportamento. Então o arco-íris nada mais é do que a demonstração do espectro solar.

Quando a chuva cai, o ar ao redor fica com várias gotinhas de água. O que chamamos de umidade. Essas minúsculas gotinhas em formato normalmente esférico (há suas exceções), ao captar a luz solar, funcionam como um prisma (como citado anteriormente) refratando-a em várias cores. Em, aproximadamente, 1665 Isaac Newton estudava a natureza da luz, foi quando ele descobriu que a luz solar, ao incidir em um prisma, se divide em sete cores o vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

Figura 1 – Ilustração do experimento de Newton – O mundo o bioologico

Mas como ocorre a refração? A refração nada mais é do que a mudança de velocidade da onda de luz quando ela muda de meio. Cada cor já mencionada aqui tem um comprimento de onda específico, e portanto, uma velocidade característica.

No vácuo, sabemos que a velocidade da luz é constante (C), e no valor de 3.105 km/s. Porém, em diferentes meios esta velocidade muda, não ultrapassando a velocidade da luz no vácuo. O meio onde a luz se propaga possui um índice de refração (n) específico, que muda quando a luz entra na gota de água e muda novamente quando sai da gota.

Vamos pensar com mais calma. Quando a luz solar entra na gota, ela faz um pequeno desvio, que será diferente para cada cor contida na luz branca, e para cada cor contida, há uma frequência, e cada frequência tem uma velocidade específica que está ligada ao meio em que se propaga. Assim, a luz vermelha tem uma velocidade maior que a luz violeta.

Figura 2 – Comprimento de onda e freqüência das cores do arco íris – Radiação blog

Quando a luz refratada sai da gota, novamente sofre um desvio, pois está mudando de meio. Quanto maior for o índice de refração do meio no qual a luz passa, maior será o desvio da mesma, formando o arco-íris.

Figura 3 – Ilustração dos desvios da luz em uma gota de água e em um prisma – Física para curtir

Para que o arco íris seja visto como vemos no céu, ele precisa estar em um ângulo certo, de 40 a 42 graus.

Figura 4 – Ilustração dos ângulos feitos pela refração das cores – Física para curtir.

Figura 4 – Ilustração dos ângulos feitos pela refração das cores – Física para curtir.

É exatamente por isso que nunca se pode chegar ao fim do arco-íris. Pois, para que ele exista, é necessário estar entre 40 a 42 grau do observador. Se aumentarmos o ângulo de visão para maior que 42 graus ou menor que 40, o arco-íris deixar de existir para esta pessoa. Mas para outra que continua no ângulo certo, ele ainda está ali.

Isso não acontece apenas em prismas e gotinhas de água. Podemos ver o arco íris na refração da luz em vidros e outros objetos que simulam um prisma. E mesmo assim em nenhum deles há um pote de ouro no final.