Όταν λευκό φως πέσει σε μια σταγόνα νερού τότε αναλύεται σε περισσότερα χρώματα (Η σχεδίαση στο παρακάτω σχήμα δεν ανταποκρίνεται σε πραγματικά δεδομένα δηλαδή οι εκτροπές των ακτίνων είναι πολύ μεγαλύτερες των πραγματικών.)

Αυτή η ανάλυση του φωτός δημιουργεί το ουράνιο τόξο. Για να συμβεί όμως αυτό θα πρέπει η γωνία εκτροπής να είναι η μέγιστη και αυτό συμβαίνει περίπου για γωνία 42 μοιρών.

Η αιτία που έχουμε εμφάνιση του ουράνιου τόξου στις 42 μοίρες είναι γιατί εκεί έχουμε την μεγαλύτερη πυκνότητα ακτίνων (μεγαλύτερη ένταση φωτός).

Μπορούμε να παρατηρήσουμε πως περιοχή της μέγιστης γωνίας εκτροπής (42 μοίρες) για μεταβολές του λόγου h/R έχουμε πολύ μικρές μεταβολές στην γωνία εκτροπής α (δα~0) δηλαδή οι ακτίνες συγκεντρώνονται σε μια πολύ μικρή περιοχή γύρω από την γωνία των 42 μοιρών με αποτέλεσμα να έχουμε την μέγιστη ένταση φωτός και γι αυτό γίνεται ορατό το ουράνιο τόξο.

(Διαβάστε την λεπτομεράστατη ανάλυση από τον Πάνο Μουρούζη ΕΚΦΕ ΚΕΡΚΥΡΑΣ)

Λόγω τις ανάλυσης του λευκού φωτός από μια περιοχή των σταγόνων έρχεται στο μάτι μας μόνο οι κόκκινες ακτίνες (η περιοχή αυτή φαίνεται κόκκινη) από άλλη περιοχή μόνο η κίτρινη κ.τ.λ.

Επίλεξε Όλες/Μια

Η παραπάνω ανάλυση αναφερόταν στο επίπεδο, αν όμως δούμε την εικόνα στον χώρο τότε οι εξερχόμενες ακτίνες θα σχηματίζουν κώνους (κάτι σαν ένα μπαλάκι του μπάντμικτον) με ξεχωριστά χρώματα.

κλικ σε σύρε

Οι ακτίνες αυτές όταν έρχονται στο μάτι μας τότε εμφανίζεται το ουράνιο τόξο με την μορφή ημικυκλίου στην περίπτωση κατά δύση του ηλίου. Αν ο ήλιος βρίσκεται σε κάποιο ύψος τότε το ουράνιο τόξο αρχίζει και δύει δηλαδή δεν είναι ημικύκλιο. Αν δεν είμαστε στο ορίζοντα αλλά σε κάποιο ύψος τότε φαίνεται μεγαλύτερο μέρος του ουράνιου τόξου.

Σύρε το επίπεδο

Επίσης σχηματίζεται και δεύτερο τόξο εξωτερικό (ψηλότερα από το προηγούμενο) γωνία περίπου 51 μοιρών. Επειδή το δευτερεύον ουράνιο σχηματίζεται από μια ανάκλαση περισσότερο στο εσωτερικό των σταγόνων έχει σαν αποτέλεσμα να είναι ασθενέστερο.

Η αιτία που έχουμε εμφάνιση του ουράνιου τόξου στις 51 μοίρες είναι γιατί εκεί έχουμε την μεγαλύτερη πυκνότητα ακτίνων (μεγαλύτερη ένταση φωτός).

Υ.Γ. Οι παραπάνω αναπαραστάσεις του ουράνιου τόξου έγιναν μετά από πολλές πολλές μα πάρα πολλές διορθώσεις του Πάνου Μουρούζη χωρίς την βοήθεια του δεν θα είχαν ολοκληρωθεί.