Uma imagem capturada recentemente pela sonda Perseverance na superfície de Marte mostrou o que parece ser um arco-íris no céu daquele planeta. Na Terra, um arco-íris surge como resultado da decomposição da luz branca do Sol por refração nas gotículas quase esféricas de água, suspensas na atmosfera. Em Marte, contudo, não há chuva. Portanto, a origem do arco-íris ainda é controversa. Em relação ao fenômeno de formação do arco-íris na Terra, quando a luz solar incide em uma gotícula de água, é correto afirmar que
o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é menor do que o do ar; assim, no interior das gotículas, os raios de luz das diferentes cores se aproximam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.
o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é menor do que o do ar; assim, os raios de luz das diferentes cores, no interior das gotículas, se afastam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.
o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é maior do que o do ar; assim, os raios de luz das diferentes cores, no interior das gotículas, se aproximam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.
o índice de refração da água para as diferentes cores da luz branca é maior do que o do ar; assim, os raios de luz das diferentes cores, no interior das gotículas, se afastam mais da reta normal à interface entre os meios de refração, quanto maior for o índice de refração corresponde àquela cor, na água.
Resolução
A luz branca do Sol é formada por luz de diferentes cores. Quando passa do ar para a água, ela sofre refração: sua velocidade muda e sua direção também pode mudar.
O índice de refração é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e sua velocidade no meio considerado. Portanto, quanto maior esse índice, menor a velocidade da luz no meio. Para todas as cores da luz visível, o índice de refração da água é maior que o do ar, como afirma a resposta indicada.
Para entender o desvio, usamos a reta normal, que é perpendicular à superfície da gotícula no ponto em que a luz incide. Pela lei de Snell, quando a luz entra obliquamente em um meio de maior índice de refração, seu ângulo com a normal diminui. Assim, ao entrar na água, o raio luminoso se aproxima da normal.
A água apresenta índices de refração diferentes para as diferentes cores. Ainda pela lei de Snell, para um mesmo ângulo de incidência no ar, quanto maior o índice de refração da água para determinada cor, menor será o ângulo do raio refratado com a normal. Por isso, essa cor se aproxima mais da normal. A luz violeta, por exemplo, encontra um índice maior que a vermelha e se desvia mais ao entrar na gotícula. Essa separação das cores por refração é chamada de dispersão da luz e participa da formação do arco-íris.