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Física

Calculadora dos Ângulos do Arco-Íris e dos Halos (Porquê 42° e 22°)

O ângulo, medido a partir do ponto oposto ao Sol, a que aparecem o arco-íris primário e o secundário para a luz vermelha e violeta, a banda escura entre eles e o halo de 22° dos cristais de gelo.

Resultados

Arco-íris primário, borda vermelha (exterior) 42,37 °
Arco-íris primário, borda violeta (interior) 40,51 °
Arco-íris secundário, borda vermelha (interior) 50,37 °
Arco-íris secundário, borda violeta (exterior) 53,73 °
Largura da banda escura de Alexandre entre os arcos 8,00 °
Halo em torno do Sol ou da Lua (cristais de gelo de 60°) 21,84 °

O que faz esta ferramenta

Uma gota de chuva desvia a luz à entrada, reflete-a uma vez no interior e desvia-a de novo à saída, e a luz acumula-se num ângulo em que o desvio total é mínimo — cerca de 42° do ponto oposto ao Sol para o vermelho. A luz violeta desvia-se mais, e o seu arco fica um pouco mais baixo, razão pela qual o vermelho está por fora no arco primário. Duas reflexões dão o arco secundário, mais fraco, entre 50° e 54° e com as cores invertidas, e a banda escura entre os dois chama-se banda de Alexandre. O halo de 22° é a mesma ideia em prismas de gelo.

Fórmula

cos² i = (n² − 1) ÷ 3 · sen r = sen i ÷ n · primário = 4r − 2i · secundário = 180° + 2i − 6r · halo = 2 asen(n/2) − 60°

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
nrÍndice de refração da água para a luz vermelha—
nvÍndice de refração da água para a luz violeta—
niÍndice de refração do gelo—
PRArco-íris primário, borda vermelha (exterior)°
PVArco-íris primário, borda violeta (interior)°
SRArco-íris secundário, borda vermelha (interior)°
SVArco-íris secundário, borda violeta (exterior)°
ABLargura da banda escura de Alexandre entre os arcos°
HLHalo em torno do Sol ou da Lua (cristais de gelo de 60°)°

Exemplo resolvido

  • Índice de refração da água para a luz vermelha1,331
  • Índice de refração da água para a luz violeta1,344
  • Índice de refração do gelo1,31
  • Arco-íris primário, borda vermelha (exterior)42,37 °
  • Arco-íris primário, borda violeta (interior)40,51 °
  • Arco-íris secundário, borda vermelha (interior)50,37 °
  • Arco-íris secundário, borda violeta (exterior)53,73 °
  • Largura da banda escura de Alexandre entre os arcos8,00 °
  • Halo em torno do Sol ou da Lua (cristais de gelo de 60°)21,84 °

Limitações

  • A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
  • Os valores por defeito são referências típicas e não medições da sua situação. Substitua-os pelos seus próprios dados sempre que os tiver.