Colores del arco iris

La luz visible, el calor, las ondas de radio y otros tipos de radiación tienen todos la misma naturaleza física y están constituidos por un flujo de partículas llamadas fotones. El fotón o “quantum de luz” fue propuesto por Einstein, por lo que recibió el Premio Nobel en 1921 y es una de las partículas elementales del modelo estándar, perteneciente a la familia de los bosones. La característica fundamental de un fotón es su capacidad de transferir energía en forma cuantizada, que viene determinada por su frecuencia, según la expresión E=h∙n, donde h es la constante de Planck y n la frecuencia del fotón.

Un arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico que consiste en la aparición en el cielo de un arco de luz multicolor, originado por la descomposición de la luz solar en el espectro visible / Imagen: pixabay

Así, podemos encontrar desde fotones de muy bajas frecuencias situados en la banda de las ondas de radio, hasta fotones de muy alta energía denominados rayos gamma, como se muestra en la siguiente figura, formando un rango de frecuencias continuo que constituye el espectro electromagnético. Dado que el fotón puede modelarse como una sinusoide que viaja a la velocidad de la luz c, la longitud de un ciclo completo se denomina longitud de onda del fotón l, por lo que el fotón puede caracterizarse tanto por su frecuencia como por su longitud de onda, ya que l=c/n. Pero es habitual utilizar el término color como sinónimo de frecuencia, ya que el color de la luz que percibe el ser humano es función de la frecuencia. Sin embargo, como vamos a ver, esto no es estrictamente físico, sino una consecuencia del proceso de medición e interpretación de la información, que hace del color una realidad emergente de otra realidad subyacente, sustentada en la realidad física de la radiación electromagnética.

Orden de los colores del arco iris

La luz del sol, o luz visible, está formada por todos los colores del arco iris: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. La luz viaja en ondas que son demasiado pequeñas y rápidas para que podamos verlas. Los colores como el rojo, el naranja y el amarillo viajan en ondas más largas y tienen menos energía. Los colores como el azul, el índigo y el violeta viajan en ondas más cortas y tienen más energía. Cuando la luz se mueve a través de la atmósfera, algunas de las ondas se dispersan, lo que da al cielo su color.

La luz del Sol se dispersa en todas las direcciones por las moléculas de aire y por partículas como los aerosoles y el polvo. Las ondas de luz más cortas, como la violeta y la azul, son las más propensas a ser dispersadas por las moléculas de aire. El cielo parece azul porque vemos la luz azul dispersa. (Si nuestros ojos fueran capaces de ver mejor la luz violeta, entonces el cielo se vería de color violeta).

Pero el cielo no es del mismo color azul todos los días. A veces se nota que es un azul más claro, y otras veces es un azul más oscuro. Esto se debe a los aerosoles de la atmósfera. Los aerosoles son pequeñas partículas y gotas de líquido en el aire. Algunos aerosoles se forman de forma natural a partir de la sal marina y las erupciones volcánicas. Otros se forman cuando la gente quema combustibles fósiles o madera. Cuando hay pocos aerosoles en el aire, el cielo aparece claro y de color azul intenso durante el día. Cuando hay más aerosoles en el aire, el cielo tiene un color azul más pálido. Cuando hay muchos aerosoles, el cielo puede parecer incluso blanco en las horas centrales del día, aunque no haya nubes.

Canción de los colores del arco iris

El arco iris se produce cuando los rayos de luz del Sol chocan con gotas de agua que reflejan parte de la luz hacia el observador. Las gotitas de agua suelen ser gotas de lluvia, pero también pueden ser el rocío de una cascada, una fuente o incluso la niebla.

A lo largo de la historia, pensadores, filósofos y naturalistas han examinado el fenómeno del efecto arco iris, observando su aparición no sólo en el cielo sino también en otras circunstancias. En todos estos casos, dos elementos eran esenciales para el estallido característico del color del “arco iris”: el vapor o las gotas de agua y la luz solar.

Nuestra comprensión moderna de la luz y el color proviene de Isaac Newton (1642-1726). Demostró que la luz blanca está formada por un espectro de colores al dividir la luz con un prisma. Su descubrimiento, junto con el trabajo de otros antes que él, explicó finalmente cómo se forma el arco iris.

También observó que la secuencia de colores en un arco iris nunca cambia, siempre aparecen en el mismo orden. Fue Newton quien acuñó la idea de que hay siete colores identificables en un espectro (y un arco iris).

El arco iris tiene siete colores

El arco iris se produce cuando la luz irradiada por el sol entra en contacto con las gotas de agua de la atmósfera. Entonces, ¿cómo se desplaza la luz a través de las gotas de agua y crea los arcos iris de siete colores?

El arco iris aparece en siete colores porque las gotas de agua descomponen la luz solar en los siete colores del espectro. Se obtiene el mismo resultado cuando la luz solar pasa por un prisma. Las gotas de agua de la atmósfera actúan como prismas, aunque los trazos de luz son muy complejos.

Cuando la luz se encuentra con una gota de agua, se refracta en el límite del aire y el agua, y entra en la gota, donde la luz se dispersa en los siete colores. El efecto del arco iris se produce porque la luz se refleja en el interior de la gota y finalmente se refracta de nuevo en el aire.

Un arco iris tiene siete colores porque las gotas de agua en la atmósfera dividen la luz solar en siete colores. Un prisma también divide la luz en siete colores. Cuando la luz sale de un medio y entra en otro, la luz cambia su dirección de propagación y se curva. Esto se llama refracción. Sin embargo, debido a las diferencias de índice de refracción, este ángulo de refracción varía para cada color o según la longitud de onda de la luz. Este cambio del ángulo de refracción, o índice de refracción, en función de la longitud de onda de la luz se denomina dispersión. En los medios convencionales, cuanto más corta es la longitud de onda (o más azul es la luz), mayor es el índice de refracción.