È uno degli effetti e dei giochi di luce più belli che la Natura ci ha donato. Stiamo parlando dell’arcobaleno, lo straordinario arco colorato che si produce in particolari condizioni climatiche, durante una giornata di pioggia. Esso si può osservare mettendoci il Sole alle spalle, di fronte a una nuvola carica d’acqua e pronta a scrosciare in pioggia. L’effetto si vede anche quando il senso, sempre alle spalle dell’osservatore, illumina in generale delle gocce d’acqua, ad esempio quelle prodotte da una cascata (l’effetto è tutt’altro che raro in questi casi).

L’arcobaleno appare come uno o due cerchi colorati concentrici, collegati da un asse che corrisponde alla retta che unisce il sole con l’osservatore. I due cerchi sono colorati in modo diverso. Nell’arco interno, quello più brillante, possiamo vedere quei colori dello spettro solare, violetto all’interno e rosso all’esterno. Nell’arco esterno invece, più pallido, i colori sono disposti al contrario. I sette colori convenzionali dell’arcobaleno sono: violetto, blu, verde, indaco, giallo, arancione e rosso. L’arcobaleno può essere visto in condizioni molto favorevoli anche sotto l’effetto di raggi lunari, ma in questo caso risulta molto più deboli e i colori non appaiono così ben delineati.

rainbow-509500_640Capire cosa è un arcobaleno non è stato semplice. La prima interpretazione del fenomeno viene tentata nel 1300, da parte di diversi autori ed è proseguita fino al 1700 inoltrato, coinvolgendo studiosi di notevole levatura come Descartes e Newton. La teoria di questi ultimi due fu in seguito criticata da Thomas Young nel 1803, che ebbe il merito di indicare la strada per una completa comprensione del fenomeno atmosferico. Young introdusse il concetto della diffrazione della luce, accanto a quelli già noti di rifrazione e riflessione fatti propri da Newton e Cartesio. Questi in particolare spiegava la formazione dell’arcobaleno proprio a partire dalla riflessione e rifrazione dei raggi solare nelle gocce d’acqua.

In effetti tecnicamente avviene questo: all’interno della goccia il raggio si infrange penetrando in essa, quindi si riflette totalmente ed esce dalla goccia subendo una nuova rifrazione. Qui appare come un raggio iridato, scomposto, per via della dispersione causata dalla rifrazione. L’entità e la nitidezza delle bande colorate dipendono dal diametro delle singole gocce, diametro che può essere nell’ordine del millimetro. Il fenomeno della dispersione della luce, apprezzabile anche attraverso la scomposizione in iride del fascio di luce bianca passato sul prima o su un diamante, consente di avere informazioni sulla natura della luce, che come è stato dimostrato è sia corpuscolare (fotoni), sia ondulatoria (come parte dello spettro elettromagnetico).