L’arcobaleno con mezzi di fortuna

Le informazioni sulla natura degli arcobaleni si trovano ormai in ogni dove: sui libri, sul web, dal droghiere, etc. Tutti ormai sappiamo che l’arcobaleno si presenta quando in aria sono sospese delle gocce d’acqua che si comportanto quasi come un prisma: si lasciano percorrere dalla luce che, nell’attraversare la superficie della goccia, subisce una rifrazione, incide poi sulla superficie interna, si riflette totalmente (una o due volte), per poi infine uscirne. Lo schema per un arcobaleno primario per singola riflessione all’interno della goccia d’acqua lo vedete riprodotto nella figura qui di seguito che ho trovato in questo sito. Poiché l’indice di rifrazione dell’acqua varia a seconda del colore, l’angolo di uscita della luce dalla goccia cambia leggermente a seconda del colore. Per angoli di uscita minori di 40°65′ tutti i colori vengono rifratti, e quindi la luce bianca resta bianca mentre per angoli maggiori di 42°37 la luce non può uscire dalla goccia.

In questa occasione non mi voglio dilungare sui meccanismi di formazione dell’arcobaleno (in rete trovate tutto quello che vi serve) ma proporre solo su un modo semplice e a costo zero per costruire un “dimostratore”, un piccolo esperimento da fare in classe con poco sforzo e successo garantito. Si tratta di costruire un gocciolone d’acqua, evitando il solito ed abusato esempio del prisma, utilizzando il coperchio di plastica trasparente di una contenitore per CD o DVD, di quelli che vendono ai supermercati. Vi serve poi una torcia ed uno schermo (un pezzo di carta) dove proiettare l’”arcobaleno”. Se volete fare i sofisticati, al posto del coperchio potete usare un recipiente sferico (una vasca per i pesci) che però è più difficile da trovare. In ogni caso, poiché tutto il percorso della luce si deve svolgere in un piano che passa per il centro della sfera (altrimenti tutto si complica) un recipiente cilindrico basta e avanza.

Il recipiente deve essere riempito d’acqua, meglio se “sporcata” con un pò di tempera bianca. Per vedere la luce che si propaga nell’acqua non occorre un fascio di luce estremamente collimato e sottile. Anche se non avete un puntatore che genera un fascio bianco intenso e collimato, basta costruire, con della carta spessa e scura, un bussolotto dove infilare la torcia. La luce che esce da un forellino di pochi mm di diametro posto alla sommità del bussolotto è più che sufficiente per ottenere l’effetto desiderato. Disponete tutto su un tavolo, infilate la torcia nel bussoloto e puntatela sul bordo del contenitore. La prima cosa che osserverete è la deviazione che subisce la luce quando passa dall’aria all’acqua e viceversa. Il gioco sarà poi quello di trovare l’angolo giusto per creare la riflessione (quasi)totale all’interno del contenitore. Quando ci sarete riusciti osserverete sullo schermo, posto nella giusta posizione, il vostro micro-arcobaleno. Le foto dell’”esperimento” eseguito sulla mia scrivania testimoniano che la cosa si può fare senza grandi difficoltà.