TEMA 10: NATURALEZA DE LA LUZ 1.1. ¿Naturaleza ondulatoria o corpuscular? Óptica

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Alicia Herrero
TEMA 10: NATURALEZA DE LA LUZ
1. LA CONTROVERTIDA NATURALEZA DE LA LUZ
1.1. ¿Naturaleza ondulatoria o corpuscular?
S. XVII
Explican
Teoría corpuscular (Newton)
Propagación rectilínea en un medio
Reflexión
Refracción
No explican
Supone mayor velocidad en medios más
densos
Polarización
Interferencia
Difracción
Teoría ondulatoria (Huygens)
Propagación tridimensional desde un foco
puntual
Reflexión
Refracción
Difracción
Interferencia
Propagación rectilínea
Polarización
1.2. La reflexión y la refracción desde el punto de vista corpuscular
Newton partió de las siguientes premisas:
 Los corpúsculos luminosos son muy pequeños en comparación con la materia ordinaria.
 No hay rozamiento en la propagación de dichos corpúsculos por el medio.
Reflexión:
Los corpúsculos colisionaban elásticamente contra la superficie de
separación entre dos medios. Dada la diferencia de masas, los
corpúsculos rebotaban, de modo que la componente del momento
lineal paralela a la superficie, px, se mantenía constante (al no existir
rozamiento), mientras que la componente de la normal a la superficie,
py, simplemente invertía su sentido, manteniendo su mismo valor. De
esta forma, se cumple la ley de la reflexión: el ángulo de incidencia, î, y
el de reflexión, î´, son iguales.
Refracción:
Los corpúsculos, atraídos por el agua, eran acelerados instantáneamente
al atravesar la superficie de separación de ambos medios. Así, la
componente py aumentaba y los corpúsculos variaban su dirección de
propagación, acercándose a la normal. De ese modo, el acercamiento o
alejamiento a la normal al pasar de un medio a otro podría explicarse
mediante atracciones o repulsiones.
De esta teoría surge la conclusión de que la velocidad de propagación de
la luz en el agua es mayor que en el aire. Sin embargo, siguiendo el
modelo ondulatorio de Huygens, se deduce justamente lo contrario.
1.3. El éxito de la teoría ondulatoria
A principios del siglo XIX, el principio fundamental de la superposición o interferencia fue introducido
por:
 Thomas Young, quien constató experimentalmente la existencia de figuras de interferencia en
la luz.
 Fresnel, quien logró explicar y demostrar con la teoría ondulatoria modificada de Huygens la
propagación rectilínea de la luz.
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La teoría corpuscular fue definitivamente descartada cuando Foucault determinó experimentalmente
que la velocidad de la luz en medios más densos que el aire (como el agua) era menor, en contra de lo
que se deducía de la teoría de Newton.
Maxwell exponía, con acierto, que la luz es una onda electromagnética. Y Hertz publicó una serie de
experimentos en los que verificaba la existencia de las ondas electromagnéticas y establecía la manera
de producirlas y detectarlas.
1.4. Siglo XX: establecimiento de la naturaleza dual
Hertz puso de manifiesto el efecto fotoeléctrico, por el que la luz que incide sobre una placa metálica
arranca electrones y les comunica energía cinética.
Einstein explicó este fenómeno basándose en la hipótesis de Planck y resucitó, así, una nueva forma de
teoría corpuscular en la que se hablaba de “cuantos” o “paquetes de energía”, que posteriormente
recibirían el nombre de “fotones”.
La naturaleza de la luz es dual: su naturaleza ondulatoria se pone de manifiesto al propagarse, así
como en los fenómenos de difracción e interferencia, y su naturaleza corpuscular se evidencia al
interaccionar con la materia.
2. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA LUZ
Métodos para su determinación:
2.1. Método de Römer
Römer estudió las ocultaciones de los satélines galileanos de Júpiter al pasar por detrás del planeta.
Centró su atención en Ío y llegó a determinar el tiempo o
período entre sus dos “salidas sucesivas de la sombra”.
Observó que si se efectuaba la medida cuando la Tierra se
encontraba en su posición más alejada de Júpiter, el período
se incrementaba. Ese retraso se debía al lapso de tiempo que
tardaba la luz en recorrer la distancia adicional.
Si esa distancia adicional era el diámetro de la órbita
terrestre alrededor del Sol, la diferencia de períodos era igual
al tiempo que tardaba la luz en recorrer esa distancia. Con los datos sobre el diámetro de la órbita
terrestre de que se disponía, tanto él como Huygens llegaron a establecer que:
v=2,14 · 108 m/s
2.2. Método de Fizeau
Ideó un dispositivo que constaba básicamente de una rueda dentada giratoria y un espejo situado a una
distancia. Se mandaba un pulso de luz que, después de pasar entre los dientes de la rueda, llegaba al
espejo, donde se reflejaba y emprendía el camino de vuelta. Dependiendo de cómo se ajustara la
velocidad de rotación del disco, el pulso reflejado podía atravesar o
no la rueda dentada. A cierta velocidad de rotación, el pulso reflejado
no llegaba al ojo del observador; sin embargo, al aumentar dicha
velocidad de rotación, el pulso volvía a hacerse visible.
Esto quería decir que el pulso, en su viaje de ida y vuelta, había tardado lo mismo que la rueda en girar
desde un hueco al siguiente. Conociendo la velocidad de rotación de la rueda, Fizeau llegó a estimar
como valor de la velocidad de la luz:
v=3,13 · 108 m/s
2.3. Valor actual de la velocidad de la luz
La velocidad de la luz en el vacío:
c=3 · 108 m/s
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3. LA LUZ Y LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
En 1865, Maxwell publicó su teoría dinámica del campo electromagnético: Un campo magnético
variable con el tiempo induce un campo eléctrico proporcional a la rapidez con que cambia el flujo
magnético y de dirección perpendicular a aquel, y viceversa.
Consecuencia de esta teoría: una carga eléctrica que posee un movimiento acelerado crea una
perturbación electromagnética.
3.1. Ondas electromagnéticas
Una onda electromagnética es la perturbación periódica de los campos eléctrico y magnético asociados,
que se propaga por el espacio.
Las ondas electromagnéticas son ondas transversales
que se propagan en el vacío a la velocidad constante
de la luz.
Las oscilaciones de los dos vectores están en fase.
3.2. Espectro electromagnético
Se denomina espectro electromagnético al conjunto de todas las radiaciones de diferente frecuencia en
que puede descomponerse la radiación electromagnética.
 Rayos gamma. Fuente microscópica:
electrones externos.
 Rayos X. F.m: electrones internos
 Ultravioleta. F.m: electrones internos y
externos. Se divide en:
UV-C. Perjudicial.
UV-B. Perjudicial.
UV-A. Beneficiosa.
 Visible. 390 - 1000 nm. F.m: e- externos
Violeta. 390-430 nm
Azul
Verde
Amarillo
Naranja
Rojo. 620-1000 nm
 Infrarrojo. F.m: vibraciones y rotaciones
moleculares.
 Microondas. F.m: espín molecular
 Radiofrecuencia. F.m: corrientes
4. FENÓMENOS ONDULATORIOS DE LA LUZ
Primera aproximación al concepto de rayo:
 Se denomina rayo a la línea que indica la dirección de propagación de la energía radiante
 Los rayos son en todo instante perpendiculares a los frentes de onda.
 Los rayos son rectilíneos si la propagación tiene lugar en un medio isótropo.
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4.1. La reflexión de la luz
Usando la aproximación del rayo, podemos distinguir entre:
 Rayo incidente, aquel que representa la luz que incide sobre la superficie.
 Rayo reflejado, aquel que representa la fracción de energía luminosa reflejada.
 Rayo refractado, aquel que representa la fracción de energía que se propaga por el nuevo
medio.
Ley de la reflexión:
 El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie se encuentran en el mismo plano,
llamado plano de incidencia.
 El ángulo de incidencia î y el de reflexión δ son iguales: î = î´
Tipos de reflexión:
 Especular. Si las posibles irregularidades o rugosidades de la superficie
son pequeñas comparadas con la longitud de onda, la reflexión es
perfecta y el haz luminoso reflejado emerge en una sola dirección,
determinada por la ley enunciada.
 Difusa. Si las rugosidades o imperfecciones de las mismas son del tamaño
de la longitud de onda incidente, se producen reflexiones en todas las
direcciones.
4.2. La refracción de la luz
Se denomina índice de refracción, n, de un medio transparente a la relación entre la velocidad de la luz
en el vacío, c, y la velocidad de la luz en el medio, v.
𝑐
𝑛=
𝑣
Al aplicar el principio de Huygens, el rayo refractado se acercará a la normal con relación al incidente si
la velocidad en el segundo medio es menor, mientras que se alejará de la normal si la velocidad en ese
nuevo medio es mayor.
∗El rayo incidente, el reflejado y el refractado se encuentran en el mismo plano.
Ley de Snell:
𝑛=𝑐⁄𝑣 sin î
sin î 𝑛2
𝑣1
𝑛1 sin î = 𝑛2 sin 𝑟̂ →
=
= 𝑛21 →
=
sin 𝑟̂ 𝑛1
sin 𝑟̂ 𝑣2
Donde 𝒏𝟐𝟏 es el índice de refracción relativo del medio 2 con respecto al 1.
La longitud de onda cambia al pasar a otro medio
Refracción en un prisma
Primera y tercera refracción:
𝑛1 sin î = 𝑛2 sin 𝑟̂ → 𝑛1 sin 0 = 0
sin 𝑟̂ = 0 → 𝑟̂ = 0
Segunda refracción:
1
sin 𝐿̂ =
→ 𝐿̂ = 41′81
1′5
4.3. Algunos fenómenos asociados con la refracción SUELE CAER
Lámina plano-paralela
Se trata de una lámina compuesta por dos superficies de separación de índice de refracción no
dispersivo. Al incidir un haz de luz sobre la lámina sufre dos refracciones: una al entrar y otra al salir.
̂:
Triángulo 𝐴𝐵𝐶
𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑦𝑎𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑒
𝑒
cos 𝛼 =
→ cos 𝑟̂ = ; 𝑥 =
ℎ𝑖𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑢𝑠𝑎
𝑥
cos 𝑟̂
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̂:
Triángulo 𝐴𝐷𝐵
𝑑
𝑑 · cos 𝑟̂
sin(î − 𝑟̂ )
;𝑑 = 𝑒 ·
𝑒 =
𝑒
cos 𝑟̂
cos 𝑟̂
Esta expresión nos permite determinar la magnitud del desplazamiento.
sin 𝛼 =
𝑐𝑎𝑡𝑒𝑡𝑜 𝑜𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜
𝑑
→ sin(î − 𝑟̂ ) = =
ℎ𝑖𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑢𝑠𝑎
𝑥
Demostración î = ê:
Primera refracción: 𝑛1 sin î = 𝑛2 sin 𝑟̂
Segunda refracción: 𝑛2 sin 𝑟̂ = 𝑛1 sin ê
Igualando 𝑛2 sin 𝑟̂ : 𝑛1 sin î = 𝑛1 sin ê → sin î = sin ê → î = ê
El rayo emergente tiene la misma dirección que el rayo incidente, pero está
desplazado una distancia d con respecto a él.
Ángulo crítico y reflexión total
Consideremos un rayo de luz que se propaga por el agua con un ángulo de
incidencia î. Al pasar al aire se refracta con un ángulo 𝑟̂ , que responde a la ley
de Snell. A medida que la incidencia es más rasante (î es mayor), 𝑟̂ aumenta. El
mayor ángulo posible de refracción tendrá lugar cuando la incidencia sea
prácticamente rasante, es decir, cuando 𝑖̂ ≅ 90𝑜 . Ese ángulo límite de
refracción se conoce como ángulo crítico, 𝑳̂ (ángulo de incidencia mínima para
el cual se produce reflexión o máxima para refracción), y se calcula de la
siguiente manera:
𝑛2
𝑛1 sin î = 𝑛2 sin 𝑟̂ → 𝑛1 sin 𝐿̂ = 𝑛2 sin 90 → sin 𝐿̂ =
𝑛1
Si consideramos que el medio 2 es el vacío:
1
sin 𝐿̂ =
𝑛1
Si el ángulo de incidencia es superior al ángulo crítico, no habrá refracción. Se
producirá la reflexión total y la luz seguirá propagándose por el mismo medio.
¿Por qué en verano parece verse mojada la carretera al mirar al
horizonte?
Cuando hace calor, la temperatura del asfalto es bastante más elevada que la del aire. La temperatura
de las capas de aire más próximas al asfalto será más elevada y, en consecuencia, el aire próximo al
asfalto se hace menos denso, por lo que el índice de refracción va disminuyendo a medida que el aire
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está más cercano al suelo. De esta forma, los rayos de luz sufren diversas refracciones que los alejan
progresivamente de la normal (al pasar a medios de menor índice) y curvan su trayectoria, de modo
que, al observar el fenómeno desde una posición casi rasante, los rayos refractados parecen provenir
de una imagen especular.
4.4. Interferencia de la luz
Condición de coherencia: Para que se produzca interferencia observable entre las luces procedentes de
dos focos distintos, están deben ser coherentes, es decir, deben tener la misma frecuencia y una
diferencia de fase constante.
Se denominan focos incoherentes a aquellos que poseen frecuencias distintas o diferencia de fase que
cambia aleatoriamente con el tiempo.
En general, las luces de dos focos luminosos distintos, producidas por las emisiones aleatorias y
desacompasadas de los átomos, nunca serán coherentes. Por esa razón, es imposible observar patrones
de interferencia correspondientes, por ejemplo, a los dos focos de un coche, ya que no cumplen la
condición de coherencia.
Método para conseguir dos focos coherentes: dividir en dos la luz procedente de un foco luminoso
distante al hacerla pasar por sendas rendijas.
Experimento de Young de la doble rendija
El procedimiento es el de iluminar una pantalla A con luz monocromática (de igual λ). La pantalla posee
dos rendijas R1 y R2 (de pequeño grosor en comparación con la longitud de onda), separadas una
distancia d, de las cuales emergen dos ondas coherentes
Consiguió dos focos coherentes, pues la luz provenía de un único foco real. Pudo observar, así, en la
pantalla B un patrón de franjas luminosas y oscuras alternadas, o patrón de interferencias.
Las ondas interfieren produciendo en la pantalla B unas zonas brillantes y oscuras
Interferencia constructiva: aparece brillante pues se intensifica la amplitud. Responden a la ecuación:
Δ𝑟 = 𝑟 ′ − 𝑟 = 𝑛𝜆
Interferencia destructiva: son las zonas oscuras donde las ondas están en oposición de fase por lo que
se forman los nodos, o sea que responden a:
𝜆
Δ𝑟 = 𝑟 ′ − 𝑟 = (2𝑛 + 1)
2
Este fenómeno sirve para medir λ.
Cuando la separación entre las pantallas (L) es suficientemente grande, r y r’ se pueden considerar
paralelas y entonces Δ𝑟 = 𝑟 ′ − 𝑟 = 𝑑 sin 𝛼. Para valores de ángulos pequeños sin 𝛼 ≈ tan 𝛼.
𝑦
∆𝑟 = 𝑟 ′ − 𝑟 = 𝑑 sin 𝛼 = 𝑑
𝐿
Con esta relación podemos calcular las posiciones de las franjas de interferencias
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4.5. Difracción de la luz
Difracción en una ranura simple
Suele hablarse de interferencia cuando son pocas las fuentes que interfieren, mientras que la difracción
se refiere a una interferencia de numerosas fuentes. Semejante a la interferencia es la difracción, que
es el fenómeno que ocurre cuando luz se cruza con un objeto. En su sombra se observan franjas oscuras
y claras.
Según el Principio de Huygens: todo punto medio hasta el cual llega una perturbación se comporta
como un foco emisor de ondas secundarias que se propagan en la dirección de la perturbación. Pues
bien, dichas ondas interfieren y dan lugar al patrón de difracción.
Para que los efectos de difracción sean observables, el tamaño de la abertura debe ser comparable a
la longitud de onda.
∗Las ondas separadas entre sí la mitad del diámetro de la abertura, interferirán destructivamente.
4.6. Polarización de la luz
Fenómeno exclusivo de las ondas transversales.
⃗ oscilaran siempre en el mismo
Se diría que una onda está linealmente polarizada si los vectores 𝐸⃗ y 𝐵
plano.
La radiación emitida por un solo átomo esta polarizada linealmente, pero la luz emitida por cualquier
fuente luminosa, constituida por muchísimos átomos, no está polarizada. La razón es que, al considerar
un conjunto tan grande de átomos, las probabilidades de polarización en cualquier dirección son
idénticas y no hay una dirección privilegiada.
Sin embargo, a partir de luz no polarizada es posible obtener luz polarizada, es decir, luz en la que el
campo eléctrico (y el campo magnético asociado) oscile en una única dirección.
Polarización por absorción
Polarización es la dirección de oscilación del campo eléctrico. Se entiende luz no polarizada como
polarizada “al azar”. Los elementos del procedimiento son los siguientes:
 Polarizador: material con transmitancia/transmitencia (magnitud que expresa la cantidad de
energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo) selectiva a una determinada dirección
de oscilación del campo eléctrico de una onda electromagnética como la luz. Cuando un haz de
luz no polarizada atraviesa dicho material, la luz saliente (transmitida) queda polarizada.
 Analizador: material que deja pasar solo el componente deseado.
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La intensidad de la luz emergente es igual a la incidente cuando los dos ejes de transmisión son
paralelos; por el contrario, la intensidad emergente es nula cuando ambos ejes son perpendiculares. Se
dice entonces que los polarizadores están cruzados.
Ley de Malus:
𝐼 = 𝐼𝑜 𝑐𝑜𝑠 2 𝜃
Donde 𝐼 es la intensidad de la luz emergente del analizador, 𝐼𝑜 es la intensidad de la luz incidente en él,
y 𝜃 es el ángulo que forman los ejes de transmisión de ambas láminas polarizadoras.
5. ASPECTOS RELATIVOS A LA INTERACCIÓN LUZ-MATERIA
5.1. Dispersión de la luz. Prismas.
La dispersión es la descomposición de una luz no
monocromática en sus componentes monocromáticos al
atravesar un medio dispersivo (dispersor). Distinto a la
refracción, que es el cambio de dirección de propagación con
un cambio de medio.
Un medio es dispersivo cuando su índice de refracción es
función de la longitud de onda:
𝑐 𝜆𝑜 𝑓
𝜆𝑜
𝑛= =
→ 𝑛(𝜆) =
𝑀𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑒𝑟𝑠𝑖𝑣𝑜
𝑣
𝜆𝑓
𝜆
∗A mayor índice de refracción, mayor desviación.
∗A mayor longitud de onda, menor desviación.
∗A mayor desviación, mayor dispersión.
Si el medio 1 es el vacío: A mayor índice de refracción, menor
será 𝑟̂ :
𝑛1 sin î = 𝑛2 sin 𝑟̂ → sin 𝑟̂ =
sin î
𝑛2
5.2. Absorción selectiva. El color.
Consideraremos que los electrones de los átomos se comportan como osciladores mecánicos y haremos
uso del concepto ya estudiado de resonancia, por el que las oscilaciones se amplifican si la frecuencia de
una perturbación coincide en fase con la del oscilador.
Materiales transparentes y opacos
El fenómeno de absorción: La luz, como onda electromagnética, es producida por electrones oscilantes.
Al incidir la luz sobre un material, los electrones de sus átomos comienzan a oscilar (están en estado
excitado). En ese lapso, pueden ocurrir dos cosas: que transfieran su energía por colisiones con átomos
vecinos (si la sustancia es densa) o que la reemitan en forma de fotón y vuelvan a su estado original. Así,
parte de la energía incidente se transforma en interna, por la colisiones de unos átomos con otros, y
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parte vuelve a ser emitida, con lo que la energía reemitida que emerge del material siempre será menor
que la incidente.
Un material opaco a una radiación: Si la frecuencia de la luz que le llega a un material coincide o se
aproxima a la frecuencia natural de los electrones de sus átomos, las oscilaciones de estos se amplifican
y perduran, haciendo que aumente la probabilidad de que dichos átomos transfieran por colisiones la
energía recibida a los átomos vecinos; de ese modo, la energía incidente se transforma, en su mayor
parte, en energía interna y muy poca se reemite.
Las frecuencias correspondientes al espectro visible no producen resonancia en los electrones del vidrio,
de modo que la reemision predomina sobre la absorción o transformación en energía interna. Así, los
átomos excitados vuelven a su estado fundamental, reemitiendo luz de la misma frecuencia que los
llevó al estado excitado. Esta reemisión se transmite por el material hasta que finalmente emerge por la
superficie opuesta. Se producen dos fenómenos. En primer lugar, la luz que emerge tiene la misma o
mismas frecuencias que la luz incidente. Por ello decimos que el material es transparente a esas
radiaciones. Además, el proceso de excitación-reemisión conlleva un cierto tiempo, lo que se traduce en
que la luz se propaga por el medio a menor velocidad.
Los colores de las cosas
Los mecanismos de observación del color pueden ser por reflexión (materiales opacos) y por
transmisión (materiales transparentes)
Proceso de absorción selectiva: Cuando un material iluminado con luz blanca presenta un determinado
color, es porque ha absorbido todas las demás radiaciones, salvo la correspondiente a ese color, que, o
bien es reflejada, si el material es opaco, o es transmitida por el material hasta el emerger por el lado
opuesto, si es transparente.
De esto se deduce que, si un material refleja prácticamente todas las radiaciones del espectro visible,
será percibido como blanco, mientras que, si absorbe casi todas, se verá negro.
Para entender los matices de color, debemos tener presente la sensación que produce lo que recibe el
nombre de mezcla aditiva de los colores de la luz.
5.3. Esparcimiento de la luz. Cielos azules, amaneceres y atardeceres
Cuando existe mucha separación entre las partículas de un medio, sucede los siguiente: si la frecuencia
de la radiación incidente no coincide con la frecuencia natural de dichos átomos o moléculas, estos
reirradian luz de la misma frecuencia. Al estar las moléculas muy separadas, la luz se esparce en todas
las direcciones. Por otro lado, si el tamaño de las moléculas del aire es inferior a la longitud de onda de
la luz incidente y la separación entre moléculas es grande en comparación con dicha longitud de onda,
se produce un fenómeno conocido como esparcimiento Rayleigh, según el cual:
La intensidad de la luz esparcida es proporcional a la frecuencia elevada a la cuarta potencia.
Esto significa que la intensidad esparcida correspondiente al azul y al violeta es considerablemente
mayor que la del rojo. Por ese motivo vemos el cielo azul. ¿Por qué no lo percibimos el violeta? La razón
radica en que la sensibilidad de nuestros ojos al violeta es mucho menor que al azul.
¿Por qué las nubes se ven blancas? El espacimiento crece conforme aumenta el tamaño de las
partículas, hasta el límite en que dicho tamaño es semejante a la longitud de onda. Cuando esto ocurre,
el esparcimiento ya no es proporcional a la cuarta potencia de la frecuencia y, al ser las partículas
mayores que la longitud de onda, tampoco depende de la frecuencia.
¿Por qué el cielo se ve rojizo en los amaneceres y atardeceres? La luz solar que atraviesa un mayor tramo
de la atmosfera ha experimentado ya un mayor esparcimiento de luz azul, mientras que, por el
contrario, la luz roja no ha sufrido tanto esparcimiento y es capaz de atravesar mas distancia
atmosférica.
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5. EL ARCO IRIS
∗Para poder observarlo hay que estar de espaldas al Sol.
Se trata de 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
atmósfera terrestre. La forma es la suma de un arco
multicolor con el rojo hacia la parte exterior y el
violeta hacia la interior. Menos frecuente es el arco
iris 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.
El interior de una gota de agua:
Un rayo de luz solar, de los que hacen un arco iris, cambia
su dirección tres veces mientras se mueve a través de una
gota de lluvia: Primero entra en la gota, lo cual ocasiona
que se refracte ligeramente. Entonces se mueve hacia el
extremo opuesto de la gota, y se refleja en la cara interna
de la misma. Finalmente, vuelve a refractarse cuando sale
de la gota de lluvia en forma de luz dispersa. La
descomposición en colores es posible porque el índice de refracción de la gota de agua es ligeramente
distinto para cada longitud de onda, para cada color del arco iris.
A veces, es posible ver también lo que se conoce como arco iris secundario. El arco iris primario, que
hemos dado en llamar simplemente arco iris, es siempre un arco interior y más próximo al observador
que el arco iris secundario. Si la luz que incide sobre la gota de agua realiza al menos dos refracciones y
tres reflexiones internas podemos deducir su trayectoria. El resultado es la formación de un arco iris
secundario de colores invertidos, más débil y que queda por encima del primario. Su debilitamiento se
debe a la luz que se refracta y sale al exterior en cada reflexión interna. El orden de los colores en el arco
secundario está invertido debido a la doble reflexión interna.
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