Curcubeul este un fenomen optic i meteorologic care se manifest prin apariia pe cer a unui spectru de forma unui arc colorat atunci cnd lumina soarelui se refract n picturile de ap din atmosfer. De cele mai multe ori curcubeul se observ dup ploaie, cnd soarele este apropiat de orizont.

Curcubeu n Bucureti, RomniaProducerea curcubeului

Producerea curcubeuluiCurcubeul poate fi explicat analiznd mersul razelor de lumin ntr-o sfer transparent. Lumina alb de la soare sufer mai nti o refracie la intrarea n pictura de ap, moment n care ncepe separarea culorilor. n partea opus a picturii are loc o reflexie la interfaa dintre ap i aer (o parte din lumin iese afar, dar aceasta nu produce efectul de curcubeu). n continuare lumina iese din pictur printr-o a doua refracie, care amplific separarea culorilor.Pentru fiecare lungime de und exist un unghi la care intensitatea luminii ieite din pictur are un maxim. Existena acestui maxim se explic astfel: funcia care face legtura dintre excentricitatea razei de intrare (distana dintre raza de lumin care intr n pictur i centrul picturii) i unghiul de ieire (unghiul dintre raza de la intrare i cea de la ieire) nu este monoton, ci crete de la zero, are un punct de ntoarcere i apoi scade. n jurul punctului de ntoarcere, pentru un interval relativ larg de excentriciti, unghiul de ieire se modific foarte puin, ceea ce face la acest unghi s ias din pictur o cantitate de lumin mult mai mare dect la alte unghiuri. Acest fenomen, combinat cu faptul c pentru fiecare lungime de und unghiul corespunztor maximului de intensitate luminoas are alt valoare, explic formarea curcubeului sub forma unui arc colorat. Punctul de ntoarcere menionat se remarc prin faptul c partea atmosferei din interiorul arcului curcubeului este mai luminoas dect cea din exterior.Acelai raionament explic de ce razele care ies din pictura de ap fr nici o reflexie intern nu formeaz un curcubeu: unghiul de ieire depinde monoton de excentricitatea razei de intrare, deci la nici un unghi nu se concentreaz o parte semnificativ din lumina soarelui; aceste raze nu fac dect s mprtie lumina ntr-un mod care depinde prea puin de lungimea de und.Curcubeul secundar difer de primul prin aceea c n interiorul picturii de ap lumina sufer dou reflexii interne. Analog, ordinele superioare se obin printr-un numr sporit de reflexii interne, ceea ce explic n parte intensitatea lor sczut.

Fotografie n contrast accentuat: Curcubeu supranumerar n interiorul curcubeului primar, cu arcuri suplimentare verzi i violet, prin fenomenul de interferen a luminiiExist mai multe fenomene fizice care stau la baza producerii curcubeului sau care l pot influena: Tensiunea superficial face ca picturile de ap, mai ales cele foarte mici, s fie aproape perfect sferice. Refracia i reflexia luminii explic de ce lumina curcubeului are alt direcie dect lumina de la soare. Dispersia, adic dependena indicelui de refracie al apei de lungimea de und a luminii, explic de ce curcubeele sunt colorate i nu doar albe. Difracia luminii devine semnificativ atunci cnd picturile de ap sunt extrem de mici, de ordinul micronilor, deci comparabile cu lungimea de und (aproximativ 0,5 m). n acest caz culorile curcubeului se estompeaz. Dac picturile sunt mari i nu se afl ntr-un echilibru care s le asigure forma sferic, efectul de curcubeu fie este redus, fie nu apare. Cum apar curcubeiele ? Curcubeul este un fenomen optic care apare cnd lumina Soarelui sufer fenomenele de refracie, reflexie i difuzie la ntlnirea cu picturile de ap din atmosfer; are aspectul unui imens arc multicolor desfurat pe cer. La contactul cu un strop mrunt de ap, lumina alb este descompus n frecvene individuale corespunztoare culorilor din spectrul vizibil, prin refracie, la fel ca la intrarea ntr-o prism optic. O parte din lumina din interiorul picturii de ap este reflectat la contactul cu marginea opus a stropului de ap, iar o alta se descompune nc o dat la momentul ieirii din pictura de ap, amplificnd separaia culorilor, aa cum se vede din imaginea de mai jos. Separarea n frecvenele individuale combinat cu existena unui numr mare de picturi de ap expuse luminii solare creeaz un curcubeu de form circular. n ce condiii putem observa un curcubeu ? Pentru a fi martorii unui asemenea fenomen optic este nevoie s fie ndeplinite dou condiii. n primul rnd este nevoie ca observatorul uman s fie poziionat ntre Soare i picturile de ap. Stropii mruni de ap pot proveni fie de la ploaie, fie din aburul unei cascade sau chiar de la gura unui pulverizator al unui furtun de grdin. A doua condiie este ca unghiul pe care Soarele, stropii de ap i ochii observatorului l formeaz s fie n intervalul 40o-42o. De aceea este nevoie ca fenomenul s se produc n dimineile sau dup-amiezele nsorite imediat dup ploaie. Altfel, noi, oamenii de la nivelul solului, nu am avea poziia corespunztoare observrii curcubeului. Unghiul de 42o se datoreaz felului n care cele dou refracii succesive se produc la contactul luminii albe cu picturile de ap (aa cum este artat mai jos). Care este ordinea culorilor ntr-un curcubeu ? Ordinea culorilor dintr-un curcubeu este de la lungimi de und mici n arcul exterior la cele mari n arcul interior. Succesiunea culorilor de la exterior spre interior este urmtoarea: rou, portocaliu (oranj), galben, verde, albastru, indigo, violet (ROGVAIV) Cine a fost prima persoan care a explicat cum apare curcubeul ? Dei Newton a fost preocupat i a studiat n detaliu fenomenele optice de-a lungul vieii sale, un clugr german de la nceputul secolului al XIV-lea a fost primul om care a descoperit cum se reflect i se refract lumina la contactul cu o pictur de ap. Pentru a-i susine ipotezele formulate pe aceast tem, clugrul a umplut o sfer cu ap, a direcionat o raz de lumin solar spre aceasta i a observat separarea luminii albe n culorile curcubeului, precum i reflexia luminii la contactul cu partea opus celei prin care raza a intrat n contact cu sfera. Numele clugrului neam era Theodoric din Freiburg, iar anul descoperirii i demonstraiei sale, 1304