¿Por qué los arco iris tienen colores distintos?

Para comprender la propiedad de la refracción a través del arco iris, primero podría pensar que las gotas de lluvia son objetos similares a prismas que caen ... La misma respuesta aquí: refracción y dispersión de la luz

(Wikipedia & Howstuffworks tiene un artículo bastante bueno al respecto...)

Estas imágenes muestran la refracción y dispersión de la luz por las gotas de lluvia (como un prisma óptico). Pero, tiene una pequeña diferencia con un prisma... La refracción ocurre dos veces dentro de una gota de lluvia... (debido a la forma esférica creo que sí). Para un arco iris típico, el ángulo de refracción en el que la luz entraría y saldría de la gota de lluvia es de 40°-42° para los colores del orden violeta-rojo. Este rango de 2° se debe al aumento de longitudes de onda de diferentes colores...

Howstuffworks muestra una buena comparación para la siguiente imagen:

Cuando A dispersa la luz, solo la luz roja sale en el ángulo correcto (42°) para viajar a los ojos del observador. Los otros rayos de colores salen en un ángulo más bajo, por lo que el observador no los ve. La luz del sol golpeará todas las gotas de lluvia circundantes de la misma manera, por lo que todas rebotarán luz roja sobre el observador. Pero B está mucho más bajo en el cielo, por lo que no rebota luz roja al observador. En su altura, la luz violeta sale en el ángulo correcto (40°) para viajar al ojo del observador. Todas las gotas que rodean a B rebotan la luz de la misma manera. Todas las gotas de lluvia entre A y B rebotan diferentes colores de luz para el observador, por lo que el observador ve el espectro de colores completo.

Además, si estuvieras por encima del suelo (a una altitud bastante mayor), podrías ver el arcoíris como un círculo completo. En el suelo, solo se ve el arco de arco iris que está sobre el horizonte.

• Un arcoíris no depende de dónde estés... Incluso si estás sobre el suelo, podrías ver los colores en el mismo orden VIBGYOR... Depende de si el sol está en el horizonte o no, si el ambiente tiene niebla, neblina o lluvia

Pero, en el caso de los arco iris gemelos , se supone que ocurre una doble reflexión... Depende de la diferencia en el tamaño de las gotas y el ángulo de refracción estaría dentro del rango de 50-53°... Algo maravilloso es para un arco iris gemelo. arco iris, un arco iris invertido estaría por encima del real a cierta distancia (cada uno separado por una base común...

Los arcoíris supernumerarios tienen una colección de bandas brillantes y oscuras que van del violeta al rojo debido a la interferencia. En ángulos muy cercanos al ángulo del arco iris requerido , dos caminos de luz a través de la gota difieren solo ligeramente, por lo que los dos rayos interfieren constructivamente. A medida que aumenta el ángulo, los dos rayos siguen caminos de longitudes sustancialmente diferentes. Cuando la diferencia es igual a la mitad de la longitud de onda, la interferencia es completamente destructiva. Y en ángulos aún mayores, los rayos se refuerzan nuevamente. El resultado es una variación periódica en la intensidad de la luz dispersada, una serie de bandas alternativamente brillantes y oscuras.

Hubo un artículo reciente publicado en la literatura de gráficos por computadora que analiza las gotas de lluvia no esféricas y explica claramente muchos de los fenómenos del arco iris del mundo real:

Sagdehi, et al, "Simulación de arcoíris basada en la física", ACM Transaction on Graphics 31(1), enero de 2012.

Aquí está el enlace web oficial al artículo: http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2077341.2077344 Pero si no tiene una suscripción a la Biblioteca Digital ACM, es un muro de pago, así que aquí hay un enlace a la página del autor página que tiene una preimpresión disponible: http://zurich.disneyresearch.com/~wjarosz/publications/sadeghi11physically.html

la presencia de gotas en la atmósfera funciona como un prisma que separa la luz blanca en diferentes colores, por lo que nos parece un arco iris que tiene diferentes colores. en gran medida, podemos decir que cuando las gotas o las moléculas se encuentran en el camino de la luz solar, absorbieron algo de luz y algo reflejaron lo que se encuentra en nuestros ojos, luego se creó una imagen recíproca en la retina y, mentalmente, vimos un hermoso arco iris.