O que a ciência no diz sobre a formação do arco-íris ?
A primeira explicação teórica precisa do arco-íris foi feita por Descartes em 1637. Sabendo que o tamanho das gotas de chuva não pareciam afetar o arco-íris observado, ele fez uma experiência incidindo raios de luz através de uma grande esfera de vidro cheia d'água. Ao medir os ângulos que os raios emergiam, ele concluiu que o primeiro arco era causado por uma única reflexão interna dentro da gota de chuva e que o segundo arco podia ser causado por duas reflexões internas. Ele foi capaz de chegar aos seus resultados a partir da lei de refração (subseqüentemente, mas independente de Snell) e calculou corretamente os ângulos de ambos os arcos. Entretanto, ele não foi capaz de explicar as cores.
Isaac Newton foi o primeiro a demonstrar que a luz branca era composta da luz de todas as cores do arco-íris, com um prisma de vidro pode decompor a luz branca no espectro completo de cores, e com outro pode re-combinar o feixe de luz em luz branca. Ele também demonstrou que a luz vermelha é refratada menos que a azul o que levou a uma completa explicação do efeito óptico do arco-íris.
Um arco-íris aparece quando a luz branca do sol é interceptada por uma gota d'água da atmosfera. Parte da luz é refratada para dentro da gota, refletida no seu interior e novamente refratada para fora da gota. A luz branca é uma mistura de várias cores. Quando a luz atravessa uma superfície líquida - no caso, a gota da chuva - ou sólida (transparente), a refração faz aparecer o espectro de cores: violeta, anil, azul, verde, amarelo, laranja e vermelho.
"Quando a luz do sol atravessa um trecho de chuva, ela é refletida e refratada no interior das gotas e devolvida em várias cores ao ambiente", segundo o Departamento de Física da USP. Mas o arco-íris não existe realmente. Ele é uma ilusão de óptica cuja posição aparente depende da posição do observador. Todas as gotas de chuva refratam e refletem a luz do sol da mesma forma, mas somente a luz de algumas delas chega ao olho do observador.
Segundo cientistas, ás vezes é possível que um segundo arco-íris, mais fraco, possa ser visto fora do arco-íris principal. Esse raro fenômeno ocorre quando há dupla reflexão da luz do sol nas gotas de chuva. Devido à reflexão extra, as cores do arco são invertidas quando comparadas com o arco-íris principal.
