Foto: Marek Harman

Dúha je jedným z najnápadnejších a najbežnejších optických úkazov v atmosfére. Vzniká prechodom slnečného svetla vzduchom obsahujúcim väčší počet vodných kvapiek, na ktorých sa dôsledkom vnútorného lomu a odrazu rozkladá biele slnečné svetlo na spektrum.

Biele svetlo je zložené zo všetkých farieb (vlnových dĺžok), z ktorých sa každá láme pod iným uhlom. Lom svetla prebieha v celej kvapke a vo všetkých smeroch, preto vidíme dúhu ako oblúk, ktorého stred sa nachádza v smere tieňa pozorovateľovej hlavy.

Jedným vnútorným odrazom na stene kvapky vzniká hlavná - primárna dúha. Tá má vonkajší, čiže horný okraj červený a vnútorný, teda dolný okraj fialový. Uhlová šírka farebného pásu primárnej dúhy je okolo 2° (4 slnečné kotúče). Oblúk primárnej dúhy má polomer 42°, preto ju môžeme vidieť len vtedy, keď je Slnko nižšie ako 42° nad obzorom. Čím je Slnko bližšie k obzoru, tým oblúk dúhy viac stúpa a naopak. Toto obmedzenie platí len pre pozorovateľa na povrchu Zeme - napr. z lietadla sa hlavná dúha dá vidieť, aj keď je Slnko vyššie ako 42° a spravidla ju vidíme ako celú kružnicu. Okrem toho môžeme dúhu pozorovať nie len v súvislosti s dažďovými kvapkami, ale aj pri vodopádoch, fontánach, alebo záhradnom zavlažovači.

Dvojnásobným vnútorným odrazom svetla na stenách kvapiek vzniká vedľajšia alebo sekundárna dúha. Nachádza sa asi 9° nad hlavnou dúhou a jej šírka je asi 4°. Je menej výrazná a oproti hlavnej dúhe má obrátené poradie farieb. Svetlo dúhy je polarizované, preto jej kontrast na pozadí oblohy môžeme zvýšiť, keď ju budeme sledovať cez polarizačný filter.

Vzácnym úkazom je terciárna dúha, nazývaná aj “dúha okolo Slnka“, ktorej polomer je 43°. Vytváraná je trojitým odrazom svetla na stenách kvapiek. Nachádza sa teda na opačnej strane oblohy ako hlavná a vedľajšia dúha. Existujú aj dúhy vyšších rádov, sú však natoľko slabé, že ľudské oko ich nedokáže identifikovať.

Oblasť vnútri dúhového oblúka primárnej dúhy a vonkajšej časti oblúka sekundárnej dúhy je zreteľne svetlejšia ako časť medzi oboma dúhami. Je tomu tak preto, že nie všetko svetlo prechádzajúce kvapkami sa podieľa na vzniku dúhy, ale vychádza z kvapiek pod inými uhlami. Tmavšia oblasť medzi primárnou a sekundárnou dúhou sa nazýva Alexandrov oblúk.

Na vnútornej strane hlavnej a na vonkajšej strane vedľajšej dúhy sú občas pozorovateľné pridružené dúhové oblúky javiace sa ako niekoľkonásobne opakujúce sa spektrum farieb. Ich intenzita prudko klesá s rastúcou vzdialenosťou od dúhy.

Zaujímavý je aj kontrast dúhy, ktorý súvisí s veľkosťou kvapiek. Ich polomer sa pohybuje v rozmedzí 0,025 - 1 mm. Dúhu, ktorá je tvorená malými kvapkami ledva vidno a pozorujeme ju len ako biely pruh. Naopak, pri veľkých kvapkách je v dúhe výrazná ostrosť farieb a zreteľne vidno pridružené dúhové oblúky.