Teorie:

Duha je jedním z nejkrásnějších optických jevů na obloze.
Vzniká zejména jako důsledek lomu, odrazu a rozkladu (disperze) světla na kapkách vody.

Když světlo dopadá na kapku vody, můžou nastat tyto případy:

• Část dopadajíciho světla se odrazí zpátky do atmosféry (v okně apletu paprsek číslo 1).


• Část světla se lomí dovnitř kapky a pak se opět lomí při výstupu do atmosféry (paprsek číslo 2).


• Část se lomí dovnitř kapky, odrazí od vnitří strany kapky a pak se lomí zpátky do atmosféry (paprsek číslo 3).


• Část světla se v kapce odrazí dvakrát a pak se zlomí zpátky do atmosféry (paprsek číslo 4).

Když vaše oči zachytí rozložené světlo, červenou složku na obloze uvidíte přicházet z kapek,
ktere jsou výše než kapky, ze kterých přichází modrá složka.
Uvidíte část kruhového oblouku barev, s červenou vně (nejvýše) a modrou uvnitř (nejníže).

Z povrchu Země není ale vidět celá duha, protože její část nám zakryvá zemský povrch.

Bílý kruh v okně apletu představuje kapku vody v atmosféře.
R je poloměr kapky, b je vertikálni vzdálenost přicházejícího paprsku od středu kapky.

Světlo dopadá na kapku z levé strany.

Na začátku je zvoleno červené světlo; barvu přicházejíciho světla můžete vybrat z barevného bloku v levém horním rohu apletu.

Kliknutím na bílý rámeček můžete pozorovat, co se děje s bílým světlem.
Kliknutím na rámeček s několika různobarevnými pásky se ukážou dvě malé kapky pro ukázku vzniku duhy.

Jednou z kapek můžete pohybovat - klikněte a táhněte za ni.
Kliknutím na prázdný rámeček se ukážou směry paprsků po odrazu nebo lomu na kapce.

Barva paprsků bude taková, jakou jste zvolili naposled.

kde α je úhel dopadu, β je úhel lomu,
n₁ a n₂ indexy lomu prostředí a lomený paprsek leží v rovině dopadu.

Číslo v levém dolním rohu apletu i je velikost úhlu dopadu, r je velikost úhlu lomu.

Takže zápis " 50%| 50%+" znamená, že polovina světla je polarizovaná ve směru nahoru-dolů a polovina kolmo k monitoru.

Pozorujte, jak se mění poměr intenzit.

V grafu je vynesena intenzita světla paprsků 3 a 4 v závislsti na úhlu pohledu.
Kliknutím na "^" nebo "v" změníte měřítko.

Když paprsek číslo 3 vychází z kapky, svírá s paprskem dopadajícím na kapku úhel maximálně kolem 42°.
Paprsek číslo 4, který se uvnitř kapky dvakrát odrazí, svírá s paprskem dopadajícím na kapku úhel minimálně kolem 50°.

Kolem těchto úhlů je intenzita paprsků největší.