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O Arco-íris
(nível universitário)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Introdução
Como sabemos, o índice de refração de uma substância depende não só da natureza dela, como também da freqüência (cor) da radiação incidente. Ele é distinto para cada radiação monocromática, para uma mesma substância. Em geral, aumenta com a freqüência da radiação incidente (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul e violeta).
Devido a esse fato, todo pincel  de luz, não monocromático, ao sofrer desvio, por refração, decompõe-se em pincéis de luz monocromáticas --- é a dispersão da luz que acompanha o fenômeno da refração.

Um fenômeno que, em parte, ocorre devido a essa decomposição, é o arco-íris. Vejamos os detalhes.

O círculo da figura a seguir representa uma gota de chuva. Um raio de luz proveniente do Sol incide na gota em A, sob ângulo
a.  Ele refrata e atinge o interior da gota em B; desse raio, uma parte da luz refrata-se novamente, emergindo na direção BB'. Outra parcela, ainda desse raio que incide em B, reflete-se, atingindo a gota internamente em C. Em C, sofre nova refração parcial na direção CC' e uma reflexão parcial ... e assim sucessivamente.

Geometria das refrações e reflexões sucessivas

Desvio mínimo, com incidência na parte inferior da gota

Análise da forma do arco-íris

Produção do arco-íris

O frasco de Florence (balão de vidro) cheio de água é intensamente iluminado pela luz de um projetor de slide (ou equivalente) disposto atrás da tela (que apresenta um orifício). Forma-se na tela um completo arco-íris circular. Num ambiente pouco iluminado o fenômeno é melhor visualizado.
Lâmpadas incandescentes queimadas, de bulbo esférico, da qual foi extraído todo seu 'miolo' e cheias de água são excelentes para tal projeto.
Tal balão de vidro pode, ainda, ser substituído por uma esfera de vidro transparente (selecione uma boa amostra entre as bolinhas de gude). Eis um visual da montagem e da formação dos anéis coloridos:

 


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