색마다 다른 물방울

빨강은 위, 보라는 아래

물방울 하나는 모든 색을 내보내지만, 그중 한 색만 내 눈에 들어옵니다. 그림자 점에서 42.4° 떨어진 물방울에서는 빨강이, 40.6° 떨어진 조금 낮은 물방울에서는 보라가 눈에 닿습니다. 그래서 무지개는 바깥(위)이 빨강, 안쪽(아래)이 보라입니다. 내가 보는 무지개의 색은 서로 다른 물방울들이 하나씩 보내 준 빛입니다.

왜?빨강은 가장 큰 각도(약 42.4°)로 몰려 나오고, 보라는 가장 작은 각도(약 40.6°)로 몰려 나옵니다. 각도가 큰 빨강을 받으려면 그림자 점에서 더 멀리, 그러니까 더 높이 있는 물방울을 봐야 합니다.

더 알기옆 사람은 다른 물방울에서 온 빛으로 자기만의 무지개를 봅니다. 내가 걸어가면 무지개도 같은 각도를 지키며 함께 움직여서, 무지개에는 다가갈 수 없습니다. 물방울은 계속 떨어지지만, 새 물방울이 그 자리를 채워 무지개는 그대로 보입니다.

빨강과 보라 사이 각도

1.8°

빨강을 보내는 물방울

그림자 점에서 42.4°

보라를 보내는 물방울

그림자 점에서 40.6°

물의 굴절률 식(IAPWS, 20 °C)과 빛의 꺾임·반사 식으로 계산