O arco-íris é um fenômeno magnífico que ocorre após a chuva ou próximo a uma cachoeira, encantando a humanidade há séculos. No entanto, mais do que apenas um arco colorido no céu, ele é uma demonstração da interação complexa entre a luz solar, as gotas de chuva e a nossa visão.
Formação
Toda vez que se forma um arco-íris primário, um arco-íris secundário também é geralmente formado. Este fenômeno ocorre devido à refração, reflexão interna e dispersão da luz solar nas gotas de chuva. No entanto, o arco-íris secundário é menos visível por algumas razões
Em primeiro lugar, o arco-íris secundário é mais fraco porque a luz passa por duas reflexões internas dentro das gotas de chuva, perdendo mais intensidade em comparação ao arco-íris primário, que passa por apenas uma reflexão interna. Em segundo lugar, o arco-íris secundário aparece fora do arco-íris primário, formando um arco maior e mais difuso. O ângulo de formação do arco-íris secundário é de aproximadamente 50 a 53 graus em relação à linha entre o observador e o ponto anti-solar (direção oposta ao sol), enquanto o arco-íris primário forma um arco em um ângulo de 40 a 42 graus.
Segundo o filósofo francês René Descartes, o arco-íris pode ser explicado por dois fenômenos ópticos: a reflexão e a refração. É importante notar que reflexão e refração não são fenômenos opostos; elas frequentemente ocorrem juntas. Quando a luz passa de um meio para outro, parte dela é refletida e parte é refratada.
A reflexão ocorre quando a luz atinge um objeto e é lançada de volta. Por exemplo, um espelho reflete a imagem devido à luz que bate nele e retorna aos nossos olhos. Todos os objetos refletem luz, e ao olharmos para eles, vemos a luz refletida chegando até nós.
A refração acontece quando a luz atravessa de um meio para outro, como do ar para a água ou do ar para o vidro. Essa mudança de meios causa um desvio na trajetória da luz, dependendo das propriedades dos materiais. Um exemplo comum de refração é quando um canudo ou lápis parece quebrado ao ser colocado em um copo d’água. A luz refletida debaixo d’água se desvia ao passar para o ar, criando essa ilusão.
A formação do arco-íris primário ocorre quando um feixe de luz atinge uma gota de água esférica. Parte da luz é imediatamente refletida, mas outra parte entra na gota, sofrendo refração e tendo sua trajetória desviada. A luz atravessa a gota e sai pelo outro lado, onde parte escapa para a atmosfera e outra parte é refletida novamente dentro da gota. Os raios de luz que sofrem apenas uma reflexão dentro da gota são responsáveis pelo arco principal do arco-íris.
O arco-íris secundário é formado por raios de luz que sofrem uma segunda reflexão dentro da gota antes de escapar. Parte da luz que fica presa dentro da gota sofre essa segunda reflexão e, ao escapar, forma o arco secundário. Esse processo resulta em um arco-íris secundário que é menos brilhante e com as cores invertidas em comparação ao arco primário.
A banda escura de Alexander, localizada entre os arcos primário e secundário, é explicada pelos ângulos de reflexão que garantem pouca luz escapando entre a primeira e a segunda reflexão. Devido às reflexões dentro da gota, a luz é focada nos dois arcos do arco-íris, resultando em uma região menos iluminada entre eles. Ela recebeu esse nome em homenagem ao filósofo grego Alexander de Afrodisias, que descreveu o fenômeno na Grécia antiga.
Cores
Historicamente, a quantidade de cores de um arco-íris varia. Se você aprendeu na escola, deve ter ouvido que ele tem sete cores: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. No entanto, há 600 anos, acreditava-se que ele tinha apenas três cores: azul, vermelho e amarelo, ou roxo, vermelho e verde, conforme representado em algumas pinturas medievais. Por exemplo, a pintura de Hans Bornkmaier mostra um arco-íris com três cores. Em outras culturas e períodos, o arco-íris foi representado com quatro cores, como em uma pintura persa do século XI.
A percepção das cores do arco-íris depende do contexto cultural e histórico. Aristóteles, por exemplo, sugeriu que o arco-íris tinha três cores principais: vermelho, verde e roxo, uma visão que influenciou a representação artística medieval. No entanto, Isaac Newton, ao estudar a decomposição da luz branca, determinou que o arco-íris possui sete cores, uma escolha influenciada por sua predileção pelo número sete.
A ciência moderna entende que a luz branca é composta por várias cores, separadas pela refração ao atravessar uma gota de água. Cada cor segue um caminho ligeiramente diferente dentro da gota, formando o arco-íris multicolorido que conhecemos. No entanto, a percepção das cores é subjetiva e culturalmente determinada. O número de cores percebidas pode variar entre indivíduos e culturas, e não há uma quantidade fixa de cores no arco-íris.
Em resumo, as cores do arco-íris são um constructo cultural e não uma determinação científica fixa. A física nos diz que o arco-íris é um espectro contínuo de cores, mas a nossa percepção e descrição dessas cores dependem de fatores culturais e individuais. Assim, o arco-íris pode ser visto com três, sete ou qualquer número de cores que a nossa cultura e percepção decidirem.
