El arco iris es una consecuencia de la dispersión de la luz del sol cuando se refracta y se refleja en las gotas de agua de lluvia. El color rojo es el que menos se refracta y se encuentra en la parte exterior del arco.

Un ejemplo espectacular de la dispersión cromática de la luz es el arco iris.

Cuando la luz blanca es interceptada por una gota de agua en la atmósfera, alguna de los rayos se refractan dentro de ella. Al igual que en el prisma óptico, la primera refracción separa la luz del sol en sus componentes, y la segunda incrementa la separación. El resultado es el arco iris.

Applet de F. K. Hwang

El circulo negro representa una gota de agua en la atmósfera.

Inicialmente, es la luz roja la que viene de la izquierda; puedes hacer click dentro de los bloques de colores para cambiar el color de la luz entrante.

El rayo entrante no está polarizado, el cual puede ser representado como una mezcla de dos ondas polarizadas cuyos planos de polarización son perpendiculares el uno al otro. Así la notación " 50%| 50%+" significa que la mitad está polarizada en la dirección arriba-abajo y la otra mitad es perpendicular a la pantalla.
Varias cosas pueden ocurrir a la luz:

• La intensidad de cada componente polarizado se ve a lo largo del camino del rayo.Parte del rayo entrante es reflejado a la atmósfera (se indica en el rayo número 1).
  
• Parte de la luz refractada dentro de la gota, se refracta a la atmósfera (rayo número 2).
  
• Algunos rayos son reflejados desde la cara interna de la gota, y refractados a la atmósfera (rayo número 3). Ellos dan origen al arco iris ordinario.
  
• Algunos rayos son reflejados dos veces en el interior de la gota, entonces se refractan hacia la atmósfera. (rayo número 4).Son los que dan origen al arco iris secundario que algunas veces se ve.

Puedes arrastrar el rayo entrante, moverlo arriba o abajo, y mirar como cambia la intensidad relativa. R es el radio de la gota de agua; b es la distancia vertical del rayo entrante desde el centro del círculo.

La intensidad de la luz entrante desde los rayos 3 y 4 es dibujada según el ángulo de visión. Haz click ^ o v para cambiar la escala.
Para el rayo número 3 hay un ángulo máximo de dispersión, y para el rayo número 4 hay un mínimo. Es por esto por lo que hay un pico fuerte en la intensidad de la dispersión.
El arco iris es actualmente un disco de luz disperso, pero es mas brillante en los extremos; El disco para diferentes longitudes de onda es de diferente tamaño y es por eso por lo que vemos los efectos de color allí.

Puedes hacer click dentro de la caja blanca, y ver que ocurre a la luz blanca.

Cuando la luz se refracta, sigue la ley de Snell de la refracción n_i sin(i_i )=n _r sin( i_r)
El número del botón de la esquina izquierda i es el ángulo de incidencia, r es el ángulo de refracción. La mayor parte de la luz es refractada fuera por el rayo.

2. Cuando los ojos ven los colores separados desde las gotas de lluvia, el rojo que se ve, viene desde el ángulo ligeramente superior en el cielo que hace el azul. Se ve un arco circular de color, con rojo en la parte exterior y azul en el interior. Haz click dentro de la caja de colores para ver este efecto. Puedes arrastrar uno de los rayos, ¡Inténtalo!