¿Los arcoiris muestran líneas espectrales del sol?

Question

Soy consciente de una pregunta similar se preguntó en Qué arco iris muestra las líneas espectrales?:

La respuesta a esta pregunta es que el cuerpo produciendo la luz no es la gota de agua que simplemente se difracta, sino el Sol, que actúa como un cuerpo negro y por lo tanto produce un espectro completo.

Sin embargo, no es del todo cierto que el sol es un cuerpo negro: como todas las estrellas, tiene una clase espectral con líneas de absorción.

Me pregunto por qué estas líneas no son observables en el arco iris o cuando decompossing la luz del sol con un prisma en el descontrolada condiciones. Son simplemente demasiado estrecho para ser visto sin instrumentos ópticos? Es un producto de la fuente de luz no coherente? ¿Cómo es esto consistente con la posibilidad de la obtención de los espectros de las estrellas lejanas en el que las líneas espectrales son visibles?

Answer 1

Primero debes entender cómo un (primaria) arco iris se forma. Aquí está un resumen con algunos de los detalles que no están en el artículo enlazado:

Cada vez que un rayo de luz se encuentra con un aire-agua de límite, es reflejada o refractada. Para formar un arco iris primario, primero debemos tener bastante pequeñas gotas de agua en el aire, ya que estos están cerca de la esférica. En paralelo rayos de luz que alcanzan tales gota de agua debe ser refractado una vez cuando entran, se refleja en la superficie interior de la gota de una vez, y se refracta, una vez más, a medida que salen:

(imagen de la artículo relacionado)

Hay 3 puntos importantes a destacar aquí:

1. Las gotas de agua en el aire nunca son perfectamente esférica. Que es uno de los orígenes de la tolerancia.

2. Rayos paralelos de entrar en la misma gota de agua puede salir en diferentes ángulos! Esta es la razón principal por la que el arco iris nunca puede dar espectros definidos incluso si usted tiene perfectamente esférica de las gotas de agua (dicen que en el espacio exterior). Entonces, ¿por qué todavía vemos el arco iris? Hay tres razones, que juntos dan como resultado el arco iris ser visto aproximadamente a 42°:

   • Diferentes incidentes de haces de luz que se tienen diferente cantidad reflejada/refractada. En particular, el del fondo de haz incidente (en el diagrama) la mayoría va a pasar sin que se refleja en la parte posterior de la gota de agua, y la parte más alta de haz incidente se refleja primordialmente en lugar de entrar en la gota.

   • Los rayos de luz que emerge de la gota después del proceso anterior son 'denso' a lo largo del llamado cáustica ray, debido a la emergente ángulo no varía monótonamente con la distancia del haz incidente desde el eje central, y alcanza un máximo para la cáustica ray, alrededor de la cual el emergente ángulo varía menos.

   • El incidente de los rayos de luz más lejos del eje central se someten a una mayor refracción, lo que resulta en una mayor separación de las diferentes longitudes de onda. En contraste, el arco iris rayos incidente vigas cerca del eje central, en gran medida se superponen el uno al otro y lavar. (Consulte esta página web para una imagen que ilustra este.)

3. Los rayos de luz se pueden encontrar más de una gota! Esta es otra razón importante por la que no podemos esperar una fuerte espectro de un (natural) del arco iris.

4. Incluso si asumimos que la gota de agua es un punto, los rayos de luz del sol no sean perfectamente paralelos. De hecho, el sol subtienda un ángulo de aproximadamente 0,5° para un observador en la Tierra, lo que nos lleva a aproximadamente la misma cantidad de difundir el arco iris como en comparación con el generado por una fuente de luz puntual. Aún así, esta es mucho menos significativo efecto que el punto 2.

(jkien's respuesta es incorrecta, pero, inexplicablemente, tiene un montón de upvotes.)

Answer 2

Desafortunadamente, los arcoíris producidos por el Sol están borrosos porque el Sol no es una fuente puntual. El diámetro aparente del Sol es de 0,5 °, mientras que el ancho del espectro del arco iris es de aproximadamente 2 °.

Sin embargo, sea paciente y espere hasta que aparezca la próxima supernova brillante en el cielo nocturno. Debería producir arcoiris más brillantes que el Sol, con colores más puros y saturados, y quizás con las líneas Fraunhofer de la supernova visibles a simple vista.

Answer 3

Como usted señala, lo suficientemente sofisticado espectro dispositivo permitirá la medición de las líneas espectrales en el espectro del Sol.

Por ejemplo (la historia de la química), la existencia del elemento Helio se notó por primera vez por el hecho de que un espectro del Sol incluye líneas no explicada por los espectros de los elementos conocidos en la época.

Arco iris:
Mientras que no es suficiente la separación de colores para crear notable efecto de color, en realidad existe una gran cantidad de superposición. La cantidad de superposición es tal que cualquier detalle obtener un promedio.

Prisma:
Un bien fabricado prisma no tiene el tipo de la superposición de que usted tiene con un arco iris, así que espero una buena separación de los colores individuales de la luz.
No sé qué nivel de la espectroscopia es posible con prismas.
No estoy seguro, pero bien puede ser que con un prisma no hay suficiente dispersión de la luz para obtener el suficiente detalle.

A mi conocimiento: tan pronto como la tecnología se convirtió disponible spectrosopy se trasladó a rejillas de difracción. Cuanto más cerca de la distancia entre las líneas de la rejilla de difracción de la más grande es la separación de las líneas espectrales.