(ITA – 2008) Foi René Descartes em 1637 o primeiro a discutir claramente a formação do arco-íris. Ele escreveu: “Considerando que esse arco-íris aparece não apenas no céu, mas também no ar perto de nós, sempre que haja gotas de água iluminadas pelo sol, como podemos ver em certas fontes, eu imediatamente entendi que isso acontece devido apenas ao caminho que os raios de luz traçam nessas gotas e atingem nossos olhos. Ainda mais, sabendo que as gotas são redondas, como fora anteriormente provado e, mesmo que sejam grandes ou pequenas, a aparência do arcoiris não muda de forma nenhuma, tive a idéia de considerar uma bem grande, para que pudesse examinar melhor...” Ele então apresentou a figura onde estão representadas as trajetórias para os arco-íris primário e secundário. Determinar o ângulo entre o raio incidente na gota, AB, e o incidente no olho do observador, DE, no caso do arco-íris primário, em termos do ângulo de incidência, e do índice de refração da água na. Considere o índice de refração do ar n = 1.
Gabarito:
Resolução:
Vamos analisar como os raios imergem na esfera e alguns ângulos notáveis para a nossa resolução:
Primeiro vamos fazer lei de snell para o raio que entra na esfera:
No triângulo cinza podemos fazer a seguinte relação, sabendo que a soma dos ângulos internos de um triângulo é 180°:
Substituindo assim a equação 1 temos:
Pelo desenho podemos notar que o ângulo entre A e E vale 2 γ logo: