Gota de água

A figura seguinte representa um corte por um plano, de uma gota de água, com um raio incidente e os percursos dos raios em que aquele raio incidente se vai desdobrando. Por ser um caso mais simples, inicialmente consideraremos o raio incidente horizontal, vindo da esquerda e com uma cor correspondente a uma dada frequência e a um dado índice de refracção.

O raio, ao incidir na gota num ponto \(P_{1}\), emite dois raios, um \(C_{1}\), de reflexão para o exterior e outro obtido por refracção, dentro da gota, unindo \(P_{1}\) a outro ponto \(P_{2}\). Chegado aí, uma parte do raio refracta-se, desta vez para o exterior num raio \(C_{2}\) de origem \(P_{2}\) e outra reflecte-se em \(P_{2}\) na tangente ao bordo da gota, até encontrar o ponto \(P_{3}\) e aí novamente se subdividir num raio refractado para o exterior \(C_{3}\) e noutro reflectido \(P_{3}P{4}\), que se refracta num \(C_{4}\) para o exterior. Claro que em cada uma destas subdivisões de um raio num reflectido e noutro refractado, há uma perda de intensidade para cada um dos resultantes. É, pois, natural começar por observar a possível contribuição dos quatro primeiros raios emergentes desta gota - \(C_{1}\), \(C_{2}\), \(C_{3}\), \(C_{4}\) - para qualquer fenómeno luminoso relevante observável no céu. Ora, esses 4 raios dependem, todos, do ponto de impacto do raio incidente na gota (o ponto \(P_{1}\)), que pode ser parametrizado pela ordenada de \(P_{1}\), variável entre \(-r\) e \(r\), designando \(r\) o raio da gota.

Na aplicação interactiva seguinte pode variar o ponto de impacto e a cor do raio incidente e analisar essa variação no percurso dos raios \(C_{1}\), \(C_{2}\), \(C_{3}\) e \(C_{4}\).