EL ARCOIRIS

Planteamiento del problema:

¿a qué se debe la existencia del arcoíris?

Búsqueda de información y estructuración del marco teórico:

El arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas partículas de humedad contenidas en la atmosfera terrestre. La forma es la suma de un arco multicolor  con el rojo hacia la parte exterior y el violeta hacia el interior. Menos frecuente es el arcoíris doble, el cual incluye un segundo arco más tenue con los colores invertidos, es decir el rojo hacia el interior y el violeta hacia el exterior. Comúnmente se suele aceptar como siete los colores rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta producto de la descomposición de frecuencias de la luz, y es formado por tres colores primarios  y los tres secundarios, tradicionalmente se habla de siete colores, incluyendo el añil  entre el azul y el violeta.

Personajes que intervinieron en la búsqueda e investigación sobre la existencia de este fenómeno: hace más de tres siglos, Isaac newton logro demostrar con ayuda de un prisma que la luz blanca del sol contiene colores partiendo del rojo, a su vez pasando por el naranja, violeta, por el negro, por el celeste y añil hasta llegar al violeta. Esta separación de la luz en los colores que la conforman recibe el nombre de descomposición de la luz blanca. La teoría elemental del arcoíris fue, sin embargo, anterior a newton. Desarrollada por antonius de demini en 1611, fue retomada y refinada luego por René descartes. Posteriormente, la teoría completa  del arcoíris fue propuesta en forma inicial por Thomas Young y, más tarde, elaborada en detalle por Potter y airy.

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Uno de los fenómenos de la luz natural es su descomposición en todos los colores del arco iris, desde el rojo hasta el violeta, cuando se refracta a través de algún material de vidrio, este fenómeno recibe el nombre de dispersión y es debido a que la velocidad de la luz en un medio cualquiera varía con la longitud de onda (el índice de refracción de un medio y por tanto la velocidad de la luz en el mismo depende de la longitud de onda. Cada color tiene una longitud de onda distinta). Así, para un mismo ángulo de incidencia, la luz se refracta con ángulos distintos para diferentes colores.

 Los prismas se pueden usar para analizar la luz en unos instrumentos llamados espectroscopios.

ARCO IRIS

El arco iris es una consecuencia de la dispersión de la luz del sol cuando se refracta y se refleja en las gotas de agua de lluvia. El color rojo es el que menos se refracta  y se encuentra en la parte exterior del arco.

¿Como se forman los Arcoiris?
(What causes a rainbow?)

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En 1665, Isaac Newton, analizó por primera vez los detalles técnicos de la formación del arco iris. Su brillante trabajo de óptica referente a la refracción y reflexión ciertamente no nos distrae de la belleza y de la promesa que hay en el arco iris. Por el contrario, los descubrimientos científicos de Newton, muestran el complejo maravilloso de la creación. El arco iris es una señal de la misericordia de Dios y nos recuerda que él no destruirá la tierra por segunda vez, inundándola. "Mi arco pondré en las nubes, el cual será por señal de convenio entre mí y la tierra. Y será que cuando haré venir nubes sobre la tierra, se dejará ver entonces mi arco en las nubes. Y acuérdame del pacto mío, que hay entre mí y vosotros y toda alma viviente de toda carne; y no serán más las aguas por diluvio para destruir toda carne." (Génesis 9:13,15 RVA). Un arco iris ocurre cuando las gotas de lluvia y los rayos del sol se atraviesan. La luz del sol está compuesta de todos los colores, los cuales mezclados producen iluminación. Cuando la luz del sol penetra las gotas de agua, se refleja en las superficies interiores. Mientras pasa a través de las gotas, la luz se separa en sus colores que la componen, lo que produce un efecto muy similar al de un prisma. Y por un instante, cada gota de lluvia destella sus colores al observador, antes que otra gota de lluvia tome su lugar. Usualmente, un arco iris se puede observar en la dirección opuesta del sol. La luz del arco iris es reflejada al ojo, a un ángulo de 42 grados en relación con el rayo de sol. La forma de arco, es parte del cono de luz que es cortado por el horizonte. Si usted viaja hacia el extremo de un arco iris, éste se moverá adelante de usted, manteniendo su forma. Por lo tanto, no hay realmente un final en un arco iris, ni tampoco una hoya llena de oro esperándole allí.  Debido a que el ángulo de inclinación de 45 grados es medido desde el ojo de cada observador, no hay dos personas que vean exactamente el mismo arco iris. Cada persona se encuentra en el centro de su propio cono de luz. Desde el punto panorámico del alto de una montaña o de un avión, se puede observar en ciertas ocasiones, un circulo completo del arco iris. El brillante arco iris primario tiene el color rojo en el borde exterior y azul dentro de sí mismo. En la parte superior de la atmósfera, siempre hay otro arco iris menos brillante, con los colores en orden inverso. Este arco iris secundario, es el resultado de reflexión adicional, de los rayos del sol a través de las gotas de lluvia. Es más visible cuando hay nubes oscuras atrás de éste. Busca el segundo arco en lo alto de la atmósfera la próxima vez que aparezcan los colores del arco iris. Algunos observadores han reportado haber visto un tercer y cuarto arco iris sobre  los primeros dos

¿Cómo ocurre este fenómeno?

Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia  estas se encargan de producir tal efecto, pero en algunas mucho más que otras. Los rayos del sol involucrados con la formación del arcoíris salen  de las gotas de lluvia con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto de la dirección que llevaban antes de entrar en ellas. Este es el “ángulo del arcoíris”, descubierto por René descartes en el año 1637. Si la luz saliera a 180 grados, entonces regresaría por donde vino, como el ángulo de salida es de solo 138 grados, la luz no se refleja exactamente hacia su origen. Esto hace posible del arcoíris sea visible para nosotros, que no solemos encontrarnos exactamente entre el sol y la lluvia. De manera que siempre, si nos colocamos de frente a un arcoíris el sol estará detrás de nosotros.

¿Por qué el arcoíris es semicircular?

Usualmente, un arcoíris se puede observar en la a dirección opuesta del sol. La luz del arcoíris es reflejada al ojo, a un ángulo de 42 grados en relación con el rayo del sol, esto es, necesita estar el sol sobre el horizonte a no más de 42 grados de elevación para que sea visible, por eso no pudes verlo más que a horas tempranas de la mañana o después de media tarde.

La forma de arco, es parte del cono de luz que es cortado por el horizonte. Si usted viaja hacia el extremo de un arcoíris, este se moverá delante de usted, manteniendo su forma.

Por lo tanto, no hay realmente un final en un arcoíris, ni tampoco una olla llena de oro esperándote allí. Debido a que el ángulo de inclinación de 45 grados es medio desde el ojo de cada observador, no hay dos personas que vea exactamente el mismo arcoíris, cada persona se encuentra en el centro de su propio cono de luz. Desde el punto panorámico del alto de una montaña o de un avión, se pueden observar ciertas ocasiones, un círculo completo de arcoíris.

Descomposición de la luz blanca: la luz blanca o visible es el conjunto de todas las longitudes de onda del espectro visible. Puede descomponerse en luces monocromáticas, siempre que atraviese algún obstáculo que obligue a las diferentes ondas que constituyen la luz blanca a viajar a velocidades diferentes, por ejemplo un prisma transparente. El resultado es el arcoíris o espectro de la luz blanca. Según el antiguo testamento el arcoíris fue creado por dios tras recordar a los hombres la promesa hecha por el propio dios a Noé de que jamás volverá a destruir la tierra con un diluvio.

Planteamiento de una hipótesis:

Si el arcoíris es un fenómeno de la descomposición de la luz solar entonces es un fenómeno óptico y meteorológico que produce la aparición de un espectro de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas partículas de humedad contenidas en la atmosfera  terrestre.

Comprobación de la hipótesis:

De acuerdo con nuestro trabajo de investigación y la hipótesis planteada anteriormente consideramos que es verdadera porque cuenta con un razonamiento lógico y con una constante investigación y experimentación de varios científicos a lo largo de la historia como: Isaac newton fue quien dividió el espectro en 7 colores llamado rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Imagino que eran 7 colores por una creencia procedente de la antigua gracia, de los sofistas, que decía que había una conexión entre los colores, las notas musicales y las cosas conocidas dentro del sistema salar. Este fabuloso fenómeno fue comprobado por el famoso científico Isaac newton hace 300 años, en 1665 mediante un experimento en el que hizo pasa un rayo de luz blanca a través de un prisma transparente y se dio cuenta que el rayo que salió del otro lado estaba dividido  en 7 hermosos colores.

Análisis, síntesis y confrontación:

ARCOIRIS:

El arcoíris es un fenómeno óptico causado por la dispersión de la luz del sol cuando pasa a través de las gotas de lluvia. Se ve como un arco multicolor  que cruza el firmamento y es todo un espectáculo de belleza para el observador. El efecto más espectacular se puede observar cuando se esta en un punto donde el cielo está despejado, y el arcoíris se muestra en la posición del cielo semi cubierto de nubes. También podemos observar el fenómeno en fuentes de agua y cascadas. En general donde encontremos luz del sol y gotas de agua.