1. Sheila Castro
Las Ciencias Experimentales en la Ed. Secundaria
Máster de Profesorado de Eduación Secundaria

2. CONTEXTO
• MATERIA: Ciencias naturales
• CURSO: 2º ESO
• BLOQUE: Materia y energía (Unidad didáctica sobre
el comportamiento de la luz).

4. CUESTIONES (previa lectura del texto)
• ¿Por qué el arco iris produce los colores ordenados y
siempre iguales?
• ¿Por qué el arco iris adquiere esa forma?
• ¿Cuáles son los fenómenos ópticos que explican la
formación del arco iris?

5. Todos hemos visto alguna vez ese colorido y vistoso arco circular
que se dibuja en el aire ciertos días. Su aparición coincide con
días lluviosos o con niebla, quizá algún día soleado pero
siempre con la presencia indispensable del agua, ya sea
cuando utilizamos una manguera o incluso en una catarata.
Otro hecho característico es que siempre que observemos el
arco iris, el sol estará a nuestras espaldas. Según esto, se
intuye que la luz del sol interactúa con gotas de agua y vuelve
hacia nosotros, de forma que nuestros ojos ven los colores
separados, pero ¿qué se produce realmente en el cielo para
que podamos ver el arco iris?

6. UN POCO DE HISTORIA…
Fue Aristóteles quien propuso la primera teoría sobre la
formación del arco iris, para el que simplemente se trataba de
una reflexión especial de la luz sobre las nubes, formando un
ángulo fijo. Roger Bacon midió el ángulo del arco por primera
vez. Obtuvo 42º para el arco primario, 138º si se considera el
cambio total de luz. Posteriormente, Teodorico de Feiberg
propone que cada gota es responsable de la formación del
arco iris. Esto fue corroborado por René Descartes en 1637, el
primero en dar una explicación científica de este fenómeno.

7. EXPLICACIÓN
El arco primario iris primario se produce cuando un rayo de luz
incide sobre una gota de agua suspendida en la atmósfera, de
forma que la gota lo descompone en todos sus colores al
mismo tiempo que lo desvía (lo refracta tanto al entrar como
al salir de la gota). Por lo tanto, la gota actuaría como un
prisma: la primera refracción separa los colores que contiene
el rayo de luz, y la segunda refracción aumenta esa
separación. En realidad son dos los fenómenos ópticos básicos
responsables de la formación del arco iris, la reflexión y la
refracción, es decir, el cambio de dirección en la propagación
de la luz debido al cambio del medio material.

8. FORMA
El arco iris es la suma de un arco multicolor, con el rojo hacia la
parte exterior y el violeta hacia el interior. Según Isaac
Newton, autor del experimento con el prisma, está formado
por 7 colores fundamentales: rojo, naranja, amarillo, verde,
azul, añil y violeta.

9. En cuanto a su forma, el arco iris es un arco de circunferencia. La
razón es que el ángulo entre la luz solar incidente y la luz
refractada de cualquier color es el mismo para cada gota,
siendo ligeramente mayor para la luz roja, 42º, y menor para
la luz violeta, 40º. Para que esos ángulos sean visibles a
nuestros ojos, las gotas de las que proceden deben estar en
un círculo, que representa la base de un cono cuyo vértice
son nuestros ojos y su eje es paralelo a los rayos solares que
entran en las gotas.

10. Por tanto, entre el rojo y el violeta, los dos colores extremos del
arco iris, hay una distancia angular de 2º, que representa el
ancho del arco y es siempre el mismo. Por otro lado, el hecho
de que en ocasiones sea más grande y otras más pequeño,
depende únicamente de la altura del Sol sobre el horizonte.

11. A veces es posible ver un hecho curioso, la aparición de un arco
iris secundario, más débil y con los colores representados de
forma inversa. El arco iris primario es siempre un arco interior
y más cercano al observador que el arco iris secundario. Este
último se produce cuando la luz blanca refractada y separada
en los distintos colores del espectro visible, se vuelve a
refractar en una cortina de agua posterior, por lo que los
colores se invierten.

12. ACTIVIDAD “EL ARCO IRIS EN CASA”
Este experimento te permitirá descomponer la luz blanca (de
una linterna, por ejemplo) en diferentes luces de colores,
utilizando simplemente un recipiente con agua y un espejo.
Link: http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-
C/Practica/PR-7/PR-7.htm