En mi anterior entrada se comento una estupenda fotografía tomada en la Isla de Gran Canaria. En dicha foto pudimos apreciar un arco iris doble, un fenómeno que al ser doble probablemente requiera una explicación científica y la cual conocemos gracias a Aristóteles, quien lo atribuyó a la reflexión de la luz sobre las nubes.
Este fenómeno se debe a un par de fenómenos físicos muy bien conocidos: la reflexión, la refracción y la dispersión de la luz del Sol por gotas de agua en suspensión en la atmósfera. Por eso se necesitan ambos factores: sol y lluvia (o al menos gotas en suspensión), para poder disfrutar del espectáculo.
La refracción es un efecto que sufre una onda cuando incide oblicuamente sobre la superficie que separa dos medios con una densidad diferente (por ejemplo, aire y agua). En ese punto, la onda sufre una desviación con respecto a su trayectoria original. Esto es lo que vemos cuando sumergimos un lápiz en un vaso de agua: parece que el lápiz se ha doblado bruscamente en la superficie.
El grado de desviación depende de su longitud de onda, por lo que unos colores se desvían más que otros. Si el haz de luz es de color blanco, al estar compuesto por una mezcla de todos los colores, cada uno de ellos sufre un grado de refracción distinto, separándose visualmente. Este fenómeno se conoce como dispersión de la luz, y es muy conocido gracias a la sencilla experiencia de hacer pasar un haz de luz blanca a través de un prisma de cristal (Figura 1).
No obstante, generalmente (dependiendo del ángulo de incidencia y la composición del medio), parte de la luz puede “rebotar” en la superficie del segundo medio, en ese caso hablamos de reflexión.
El arco iris aparece cuando la luz del sol visible (luz blanca), atraviesa pequeñas gotas de agua. Cada una de ellas actúa como un pequeño prisma, produciendo un complejo juego de reflexión y refracción del haz lumínico, que sufre una dispersión dependiendo de las diferentes longitudes de onda.
Básicamente, la luz entra en la gota y se refracta, luego se refleja contra la parte posterior de la gota y al volver hacia atrás vuelve a refractarse y sale de la misma. Sin embargo, algo de la luz puede volver a reflejarse y salir por otro lugar, refractándose de nuevo. En este último caso, se produce un segundo arco iris.
Este segundo arco iris es siempre más tenue (dado que parte de la luz se ha “escapado” ya de la gota para formar el primero), y además presenta los colores invertidos, dada la doble reflexión. Si lo observamos en el cielo, entre ambos aparece un área más oscura, denominada Banda de Alexander.
Sin duda, uno de los fenómenos más bonitos de la naturaleza.
