Vzácná podívaná: Jak vzniká ohnivá duha?

Zákonitost duhových barev

Červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá a fialová – v tomto pořadí směrem od vnějšího okraje jsou v primární duze seřazeny barvy. Jak je možné si vznik barev duhy odvodit?

Když se vrátíme k základům fyziky, do kapitoly pojednávající o optice, možná si vzpomenete na Snellův zákon lomu. Podle něj platí, že paprsek vstupující do opticky hustšího prostředí se láme směrem ke kolmici. Přitom podíl sinu úhlu dopadu a sinu úhlu lomu se rovná relativnímu indexu lomu. Pojďme si pravidlo převést do podmínek vzniku duhy – paprsek vstupující do opticky hustšího prostředí ze vzduchu do dešťové kapky se láme ke kolmici.

TIP: Čtyřnásobná duha nad New Yorkem: Vzácný úkaz je kouzlem geometrie

Relativní index lomu je v tomto případě přibližně 1,33. Ještě si připomeňme, že viditelné světlo se skládá ze záření o různých vlnových délkách, které následně vnímáme jako různé barvy – delší vlnové délky od barvy červené, po kratší vlnové délky a barvu fialovou. Dále platí, že záření kratších vlnových délek se při vstupu do hustšího prostředí láme víc, a proto má každá barva, nejen v duze, rozdílný index lomu.

Barva, intenzita a šířka jednotlivých barevných oblouků v duze závisí na velikosti dešťových kapek. Tak například, pokud se poloměr dešťových kapek pohybuje v intervalu 0,5–1 mm, na duze je patrný široký fialový pruh s jasně zelenou a červenou barvou. Jestliže jsou dešťové kapky veliké 0,1–0,15 mm, je duha téměř bez červené barvy.