Colori ed arcobaleno: spiegazione della rifrazione della luce

COLORI E ARCOBALENO: RIFRAZIONE DELLA LUCE

Colori; dispersione della luce; spettro e cenni sui raggi infrarossi e ultravioletti. Comunemente abbiamo a che fare con luce non colorata, “bianca”, come quella solare. Questo perchè la luce visibile ordinaria è una sovrapposizione di onde di vario colore che danno come risultato sul nostro occhio appunto il bianco. Con opportuni strumenti, quali ad es. un prisma, è tuttavia possibile, e Newton per primo lo mostrò, scomporre la luce visibile bianca e vedere separatamente i colori di cui è composta. Questo grazie al fenomeno della rifrazione e della sua dipendenza dalla lunghezza d’onda.

RIFRAZIONE DELLA LUCE, PRISMA

Un prisma altro non è che un pezzetto di vetro di forma opportuna, tipo “piramide”. In questo caso i due mezzi sono uno l’aria, dove solitamente viaggia la luce, e l’altro è appunto il vetro.
La luce bianca entrando nel prisma si separa nei suoi colori costituenti per effetto della rifrazione il cui angolo dipende dalla lunghezza d’onda e uscendo di nuovo nell’aria tale separazione è ulteriormente accentuata.

Ad ogni lunghezza d'onda corrisponde un colore diverso. In tal modo, con un opportuno rivelatore, che può in molti casi può essere anche semplicemente l’occhio, è possibile vedere l'insieme dei colori (noto anche come spettro) che compongono la luce bianca. In figura è rappresentato schematicamente il tipico effetto di scomposizione della luce bianca effettuato da un prisma:

In figura è rappresentato lo spettro di luce visibile all'occhio umano della radiazione elettromagnetica: solo una sua parte è la parte visibile all’occhio dell’uomo:

RIFRAZIONE DELLA LUCE: SPIEGAZIONE SEMPLICE. IL FENOMENO DELL'ARCOBALENO

Talvolta possiamo vedere in uno spettacolare fenomeno naturale la scomposizione della luce solare bianca nel suo spettro visibile, grazie all’arcobaleno.
Dopo un temporale restano sospese alte nell’aria una moltitudine di goccioline d’acqua, che, in particolari condizioni di illuminamento (quando il temporale avviene in prossimità del tramonto e dell’alba, col sole basso sull’orizzonte), agiscono come tantissimi prismetti e ci fanno vedere nel cielo lo spettro dei colori visibili: rosso, giallo, azzurro, indaco, violetto.
Dopo un temporale, molto in alto nell’aria restano moltissime goccioline d’acqua e quando il sole è basso all’orizzonte, (tramonto o alba) si può verificare il fenomeno dell’arcobaleno. 

RIFRAZIONE E RIFLESSIONE DELLA LUCE: SPIEGAZIONE

Rifrazione e riflessione della luce in una goccia d'acqua: il raggio di luce solare subisce una rifrazione nell'attraversare, entrando, la superficie della goccia d'acqua, separandosi quindi nei colori dello spettro, e poi questi incidono, dall’interno, sulla seconda superficie con un angolo maggiore dell'angolo limite.

Quindi si riflettono totalmente, per poi uscire di nuovo in aria all’indietro, dalla stessa parte cioè da cui è entrato il raggio originario.
In questo modo si ottiene la separazione nei colori componenti del raggio di sole e si vede l'arcobaleno (primario). Perché questo si verifichi, l’angolo tra il sole e il nostro occhio (passando per la goccia d’acqua) deve essere di circa 42°.

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