Arco-íris com arcos suplementares

7 de novembro, 2018 às 11:49 | Postado em Óptica, Óptica geométrica

Saudações, estimado professor Lang.

Ontem (27/10/2018), uns 30 minutos antes do pôr do Sol, enquanto caminhava na orla do Guaíba pude contemplar um belo par de arco-íris. As cores estavam tão nítidas como poucas vezes temos a oportunidade de observar. E eis que algo me chamou a atenção: na parte mais interna do arco inferior, abaixo da cor violeta pude observar outra sequência de cores, onde pude identificar as cores vermelho, laranja, amarelo e verde. A ordem destas cores era a mesma que a do arco interno e a intensidade destas cores adicionais era mais fraca que as cores do arco-íris mais externo. Busquei na internet e encontrei esta imagem, onde também pode ser visto o que observei:

https://cn.dreamstime.com/图库摄影-真正的彩虹-image38766572

Se tivesse visto apenas a imagem, diria que era algum efeito de pós-processamento, mas percebi primeiramente ao vivo (e à cores, hehehe).

Minha dúvida é: seria um efeito de uma tripla reflexão interna total ou um efeito decorrente de efeitos atmosféricos na luz incidente sobre as gotas, tendo em vista a pequena elevação do Sol (aproximadamente 7º)? Este último me parece menos provável, pois o efeito de desvio de raios solares seria contínuo, não permitindo uma separação perceptível das cores.

Enfim, fiquei surpreso e curioso ao mesmo tempo. Me auxilia nessa?

Um grande abraço.
Marcos Pradella

A ocorrência de arcos coloridos suplementares em arco-íris indicam a insuficiência explicativa dos modelos que se baseiam exclusivamente na óptica geométrica, na refração e reflexão da luz. Na figura 1 notam-se faixas ou arcos coloridos suplementares além daqueles contidos no arco-íris principal mais externo.

A ocorrência de arcos complementares decorre dos fenômenos da difração e interferência da luz que emerge das gotas de água. A conhecida teoria de Descartes para os arco-íris, na qual apenas as leis da refração e reflexão da luz participam, implica na inexistência dos arcos suplementares (Minnaert, M. The nature of light and colour in the open air. New York: Dover, 1954). Os arcos suplementares, bem como outros desvios da teoria de Descartes (aparecimento de faixas brancas por exemplo), estão relacionados com o tamanho das gotículas de água que, sendo muito pequenas, propiciam os efeitos de difração e de interferência.

Vide mais em Rainbows.

Postagens do CREF sobre arco-íris:

Por que o arco-íris não é uma circunferência?

Arco-íris e halos: Diferenças e semelhanças?

Arco-íris ao meio-dia no chafariz do Parque da Redenção no solstício de inverno

“Docendo discimus.” (Sêneca)