¿Son los arco iris tridimensionales? Si es así, ¿qué determina su profundidad?

Question

Me pregunto si los arco iris son tridimensionales, y si es así, lo que determina su profundidad? Cómo calcular la profundidad de un arco iris, dado su radio?

Por lo que yo entiendo, todos los arco iris son circulares y su radio está determinado por la distancia entre el observador y las gotas de agua. ¿Cómo se puede determinar la profundidad basándose en esta información, asumiendo que la profundidad no es cero?

Edit: Como se dijo en un comentario por Salomón Lento, un arco iris no es realmente un objeto. Mi pregunta sigue siendo válida, los rayos de luz que nos hacen ver un arco iris viene de gotitas. ¿Qué es la extensión de estos (real) de las gotas?

Answer 1

Un arco iris, no es estrictamente tener una radio.

Primero: lo obvio. Un arco iris no es un 'círculo', pero un anillo. El espesor viene de la gama de frecuencias (colores). Sin embargo, si nos limitamos a una frecuencia, es un círculo.

No importa dónde usted está de pie, el arco iris aparecerá como un círculo centrado alrededor de la antisolar punto con un ángulo de $\theta_{\rm{crit}}\approx 42^o$ (nota, la imagen de arriba muestra 2 ángulos diferentes - se trata de un doble arco iris. Usted puede ignorar el exterior del arco iris.). Si el arco iris fue una clara distancia $d$ de usted, sería en definitiva un radio de $r=d \tan(\theta_{\rm{crit}})$. Pero no lo es!

La luz que alcanza el ojo proviene de cualquier gota de agua que se encuentra en un cono que tiene a sí mismo como el vértice, la dirección de la luz solar como un eje y un ángulo de $\theta_{\rm{crit}}$. Si la lluvia se limita a una delgada lámina perpendicular a la luz del sol (obviamente artificial de configuración), sólo entonces, es la intersección con el cono de ser en definitiva un círculo con una clara radio.

Para determinar el espesor: aproximadamente a hablar una vez más débil arco iris debe corresponder a menos de espesor (menos de gotitas de contribuir a que el cono de luz).

Answer 2

En teoría, si las condiciones son adecuadas, un arco iris puede tener una profundidad de varios kilómetros. Pero para esto se necesita el rainclouds tener la estructura adecuada para que haya suficiente luz podría llegar a la lluvia que se estaban produciendo, y luego de regreso a su ojo. Tendrían que formar una especie de enorme embudo. Así que no es muy probable. También, la parte de atrás de un arco iris contribuiría poco para el espectáculo, debido a la intervención de la lluvia iba a bloquear la mayor parte de la luz reflejada.

En general, me gustaría esperar un buen arco iris a ser del orden de cientos de metros de profundidad. Esto no está basado en ninguna de las mediciones científicas, sólo en una comprensión de la geometría de los involucrados.

Answer 3

No.

El arco iris no son objetos, por lo que no tienen dimensiones en el sentido ingenuo.

Sí.

Los arco iris son visibles porque las gotas de agua que reflejan y refractan la luz del sol en sus ojos. Los colores se refractan en ángulos ligeramente diferentes, aproximadamente a 42°. Todas las gotas que se encuentran en un rayo que se originen en su ojo se refractan el mismo color en el ojo y según el estado actual de la atmósfera, puede ser más o menos gotas y que probablemente se encuentra en un determinado volumen, que puede ser considerado como "el arco iris".