La forma está determinada por dos procesos que ocurren dentro de las gotas de lluvia. Una es la refracción y la otra es la reflexión.
Refracción: cuando la luz pasa del aire (que es menos densa) a las gotas de agua (que son más densas), la luz se dobla. Cuanto más corta es la longitud de onda de la luz, más se dobla. Esto hace que la luz solar se divida en diferentes longitudes de onda de luz, dobladas en diferentes ángulos.
Reflexión: cuando la luz incide en la parte posterior de la gota de lluvia (que tiene forma cóncava), se refleja hacia el observador.
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Debido a la Ley de Snells, que básicamente establece un límite al cual las gotas pueden reflejar la luz solar hacia nuestros ojos, cualquier gota que supere los 42 ° no puede doblar la luz lo suficiente como para alcanzar nuestros ojos.
Esto causa la forma circular, que está cortada por la tierra, por lo que solo vemos la mitad superior.
El brillo está determinado por el fondo. Cuanto más oscuras son las nubes detrás del arco iris, más brillante aparece un arco iris.
