LA DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA EN LOS COLORES DEL ARCOIRIS

1. PROYECTO
EL ARCOIRIS

2. Objetivo
Conocer cómo se forma el arcoíris a través de la descomposición de la luz, llamada
refracción, de manera que se den respuesta a las preguntas: ¿Cómo se forma el
arcoíris?, ¿Por qué tiene forma de arco?, ¿Cuáles son los colores que lo
conforman?

3. EL ARCOIRIS
Introducción
Los arco iris han despertado la imaginación a lo largo de la Historia, y normalmente
se los cargaba de significado religioso debido a su aparición periódica en el cielo.
No se llegó a una explicación científica hasta finales del siglo XVII. Isaac Newton
demostró que cuando un haz de luz era refractado a través de un prisma de cristal,
se descomponía en un espectro de colores. Así dedujo correctamente que la luz
blanca era la combinación de todos los colores en el espectro visible. Esta
separación de la luz en los colores que la conforman recibe el nombre de
descomposición de la luz blanca.
El arcoíris es uno de los fenómenos naturales más encantadores, además, su
naturaleza es en realidad muy simple y fácil de comprender aunque esto no significa
que sean menos interesantes. De cualquier manera, todos hemos visto un arcoíris
alguna vez y de igual modo, todos supimos admirar fascinados esos hermosos
colores y esa particular forma arqueada, así como hacernos varias preguntas sobre
ambos aspectos. ¿Alguna vez te has preguntado por qué el arcoíris tiene forma de
arco?
Básica y sencillamente, un arcoíris es un arco de luz separado en diferentes
secciones de color que, dispuestos en forma paralela, aparecen cuando los rayos
del sol se reflejan y refractan en el agua. Con mucha frecuencia, este fenómeno se

4. produce cuando el agua del rocío o de las pequeñas gotas de lluvia en el aire, hacen
el inevitable contacto con la luz en los rayos solares..
¿Qué es el arcoíris?
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 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.
Los colores que pueden apreciarse en el arcoíris son rojo, anaranjado, amarillo,
verde, azul, añil (o índigo) y violeta. Estos colores son los de la gama que compone
la luz blanca del sol, algo que sabemos
gracias al gran Newton. Entonces
podemos decir que el arcoíris es un
arco multicolor de luz que puede verse
en el cielo, es un fenómeno óptico.
El arco iris está causado por gotas de
agua en el aire. Suele verse en el cielo
en la dirección opuesta al Sol, cerca de

5. zonas con lluvia o de agua pulverizada en las cascadas, que descompone la luz
blanca en sus colores. En el arco más brillante, el primario, que muchas veces es el
único visible, los colores tiene el rojo en su lado externo. Sobre este arco perfecto
hay otro secundario donde los colores están en orden inverso. Este arco es más
apagado porque se produce tras una reflexión doble en el interior de las gotas.
Cuando un rayo de Sol pasa por una gota de agua, se desvía (se refracta) y se
refleja en su interior de tal forma que aparece un espectro de colores. Sin embargo,
sólo pueden verse cuando el ángulo de reflexión entre el Sol, la gota de agua y la
línea de visión del observador se sitúa entre 40° y 42°.

6. ¿Qué es la refracción de la luz?
Cuando observamos el lápiz partido dentro de un vaso con agua, concluimos que
hay un fenómeno físico que nos debe dar la explicación a lo que estamos viendo,
este es la refracción de la luz, fenómeno que experimentan todas las ondas al
cambiar de medio de propagación, en este caso del aire al vidrio y del vidrio al agua.
La luz que viaja sin encontrar nada en su camino lleva una sola dirección. Pero
cuando la luz pasa del aire, a algo transparente como el agua o el vidrio, se refracta,
es decir, su dirección cambia. Esto ocurre porque la luz viaja a distinta velocidad a
través de diferentes medios.

7. El pequeño Larousse en color, 1997, p.863, define a la refracción como “cambio de
direción de una onda al pasar por un medio a otro”, asimismo, conceptualiza a la
“…refracción de un rayo luminoso al pasar de un medio A, a un medio B obedece
a dos leyes:
1º. El rayo incidente IO, el rayo refractado OR y la normal NON´ a la superficie de
separación están en un mismo plano.
2º. La relación entre el seno del ángulo de incidencia i y el seno del ángulo de
refracción r es constante y se denomina índice de refracción del medio B respecto
al medio A.
Cuando la luz pasa a través de gotas de lluvia o de un pedazo de vidrio, se refracta
y se separa en colores.
Este fenómeno se puede comprobar empleando un prisma óptico. Un prisma óptico
es cualquier medio transparente limitado por dos caras que se cortan. Cuando un

8. yaro luminoso atraviesa un prisma se produce una desviación en su dirección. Las
imágenes producidas por un prisma son virtuales y siempre están desplazadas
hacia su base:
Los rayos de luz al incidir sobre una superficie o medio de propagación diferente
experimentan una desviación. En este caso sería del aire al prisma y nuevamente
al aire, donde recuperan su dirección.
Cuando el rayo de la luz que atraviesa el prisma es monocromático (de un solo
color) y se refracta en las dos caras del prisma no se descompone, apareciendo un
rayo desviado, pero del mismo color.
Sin embargo, cuando el rayo de la luz que atraviesa el prisma es de luz blanca, el
rayo refractado es una banda vertical de siete colores. En el extremo superior se
situará el color rojo, y en el inferior, el violeta. Los siete colores en que se
descompone la luz blanca son: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. El
proceso por el cual la luz blanca se fragmenta y descompone en estos siete colores
se llama dispersión.

9. El proceso inverso es también cierto, es decir, la
superposición de estos siete colores da como
resultado el blanco, tal como comprobó Isaac Newton
con su experimento con el
disco que lleva su nombre.
El disco de Newton está
formado por una
circunferencia dividida
sectorialmente en los siete colores, de modo que al hacerlo girar a gran velocidad
se ve el color blanco:
¿Cómo se produce el fenómeno del Arcoíris?
Como ya se ha mencionado, uno de los fenómenos más hermosos de la naturaleza
es el arco iris. El cómo se produce, tiene una explicación desde la física similar a lo
que sucede con el prisma:
Cuando la luz blanca del sol es interceptada por una
gota de agua en la atmósfera, parte de la luz se
refracta dentro de la gota, se refleja desde la

10. superficie interior de la gota, y luego vuelve a refractarse hacia fuera a la atmósfera.
Como con un prisma, la primera refracción separa la luz del sol en sus
colores componentes, y la segunda refracción incrementa la separación, el
resultado de esto es el arco iris.
Dicho de otra manera, cuando la luz del Sol atraviesa las gotitas de agua de las
nubes o las gotas de lluvia que caen, se producen efectos ópticos muy interesantes
y bonitos. Cuando nos situamos de espaldas al Sol y vemos el arco iris en las gotas
de lluvia, los rayos del Sol han
recorrido un camino muy
complejo. Al atravesar las
gotas, la luz se refracta y
dispersa en los colores que la
componen. Parte de la luz que
penetra en la gota se refleja, lo
que nos permite ver los
diferentes colores que forman
el arco iris. Pero si miramos hacia el Sol a través de una capa fina de nubes que
contengan gotas de agua de tamaño relativamente uniforme, podemos ver la corona
y un color iridiscente. Esto hace posible que el arco iris 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 arco iris, el Sol estará detrás de nosotros.
Cuando la luz pasa alrededor de las diminutas gotitas esféricas se producen
interferencias o difracciones con bandas de color alternas. Las coronas se ven mejor

11. con la luz de la Luna que con la del Sol; no sólo porque sea peligroso mirar
directamente al Sol, sino porque su resplandor mitiga el efecto de la corona. La
iridiscencia aparece en formas irregulares de color en las nubes medias próximas
al Sol o la Luna. De hecho, es una corona imperfecta, pues se forma por el mismo
proceso de difracción de la luz en las gotitas de agua. Carece de la simetría de la
corona y por eso aparece en formas irregulares o bandas de color.
Los colores que pueden apreciarse en el arcoíris son exactamente los mismos que
se generan con el prima, los cuales son: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil
(o índigo) y violeta. Estos colores son los de la gama que compone la luz blanca del
sol, algo que sabemos gracias al gran Newton. Entonces podemos decir que el
arcoíris es un arco multicolor de luz que puede verse en el cielo, es decir, es un
fenómeno óptico.
OPTICA
La Óptica se encarga de
estudiar el comportamiento de
la luz. Es, también, una de las
ramas más antiguas: los
fenómenos de reflexión y
refracción se conocen desde
la antigüedad, y genios como Newton dedicaron grandes esfuerzos a su estudio. La
historia de la óptica cambió radicalmente con Maxwell, que relacionó la luz con las
ondas electromagnéticas, dando lugar a la óptica física.

12. ¿Dónde nace el arcoíris?
Cuenta la leyenda que en el nacimiento del arco iris hay un duende, y que este
duende custodia un
tesoro que será para
aquel que sea capaz de
encontrar su
nacimiento, pero
realmente ¿crees que
podrías llegar alguna
vez al nacimiento del arco iris?
Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia, éstas se encargan de dispersarla
en todas direcciones, pero en unas mucho más que en otras. Los rayos de sol salen
de las gotas de agua con un ángulo de aproximadamente 138 grados respecto a la
dirección que llevaban antes de entrar en ellas, es decir, que no se refleja
exactamente hacia su origen. Este es el "ángulo del arco iris", descubierto por René
Descartes en el año 1637, y gracias a él podemos verlo aunque no nos encontremos
exactamente entre el arco iris y la lluvia.
Un rayo de luz solar al entrar en una gota cambia su dirección tres veces, al entrar
se refracta ligeramente, después en la cara interna de la misma, y finalmente al salir
de la gota en forma de luz dispersa. La descomposición en colores es posible

13. porque el índice de refracción en la gota (que indica la velocidad a la que se mueve
la luz) es ligeramente diferente para cada color.
La luz solar emerge de muchas gotas al mismo tiempo.
El efecto combinado es un mosaico de pequeños
destellos de luz distribuido como un arco en el cielo.
Los diversos tamaños y formas de las gotas afectan la
intensidad de los colores del arco iris. Gotas pequeñas
hacen un arco iris pálido y de colores con tonalidades
pastel, mientras que gotas grandes producen colores
muy vivos. Además las gotas grandes son aplastadas
por la resistencia del aire mientras caen, esta distorsión provoca que el "final" del
arco iris tenga colores más intensos que la cresta, quizás sea este el origen de la
leyenda que sugiere la existencia de una olla de oro
resplandeciente en el final del arco iris.
La forma del Arcoíris
Cuando vemos el arcoíris en realidad estamos viendo la mitad del mismo y este no
tiene forma de arco sino circular, nosotros solo vemos la mitad de ese círculo, es
decir un semicírculo o un arco. La razón por la que vemos solo una de las mitades
que forman el círculo del arcoíris es la forma de la Tierra.

14. Así de simple, nuestra visión es bloqueada por la Tierra y por eso no podemos ver
ni dónde comienza ni donde termina tampoco (quizás por eso tampoco nadie ha
encontrado al enano con la olla de oro, ¿no?). Nuestra visión es interceptada por el
horizonte, metiéndose en medio del camino no logramos ver el círculo en su
totalidad.
No obstante, sí es posible ver un arcoíris completo bajo determinadas
circunstancias, por ejemplo en los vuelos, hay mucha gente durante los vuelos en
avión han podido ver los coloridos círculos por completo. Si se alcanzan grandes
elevaciones nuestro campo de visión se expande pues el horizonte está más lejos
y es más difícil que
bloquee la visión.

15. Experimento
Para este pequeño experimento necesitamos algunos materiales que podemos
encontrar rápidamente en casa, tales como:
Un día soleado (No depende de nosotros, pero paciencia. El sol siempre sale para
todos)
Agua (Del caño, no la tomaremos)
Una bandeja o tina para poner agua (Pedirle a mamá, no cogerla sin permiso: se
puede enojar)
Un espejo (Pedirle a mamá o papá que nos ayude a manipularlo puede quebrarse
y nos podemos hacer daño)
Papel blanco (un hoja Bond o cualquiera, no importa si está escrita)
Después de conseguir todos los materiales, manos a la obra:
Llenamos la tina con agua, teniendo cuidado de no regar, debemos recordar que el
agua es muy valiosa.
El espejo (que le pedimos a mamá) lo metemos dentro de la tina, de tal forma que
el sol se refleje en el (Recomendación: No mirar directamente el sol, es dañino para
nuestra salud)

16. Ahora cogemos la hoja de papel y la ponemos frente del espejo (No debe mojarse)
para que el sol se refleje en el papel.
Y listo! Ahora tenemos nuestro propio arcoíris, ahora a buscar nuestra olla de oro
(Esto último es una broma, je je je je je, recuerden que esto tiene una explicación,
la cual se dió durante el desarrollo del proyecto).

17. Conclusión
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.
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 uno viaja hacia
el extremo de un arco iris, éste se moverá adelante de nosotros, 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

18. 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.
Interesante, ¿verdad? ¿Alguna vez has podido ver un arcoíris completo? ¿Conoces
a alguien que haya podido?

19. Bibliografia:
1.- Física I, Resnick, Holliday, Krane 5a. Ed. CECSA
2.- Física I, Wilson 2da. Ed. Prentice Hall
3.- El pequeño Larousse en color. Diccionario enciclopédico, 1997.
4.- Programa de apoyo académico III Milenium, Adaptada al Sistema Educativo
Nacional, Tomo 7, p. 55-56.
Referencias electrónicas
1.- http://64.76.188.122:81/editordata/0/Optica_fisica/Optica_fisica.html
2.- http://loquenoves5.wordpress.com/2011/05/10/otro-efecto-la-refraccion/
3.- http://www.astromia.com/fotostierra/arcoiris.htm
4.- http://www.ojocientifico.com/4084/por-que-el-arcoiris-tiene-forma-de-arco
5.- http://www.xn--experimentosparanios-l7b.org/experimento-arcoiris-casero/