arc en ciel*
DIVERS
+ DE 2 ANS
Le 31/03/2005 à 08h14
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Question d'origine :
Bonjour,
Ma question est toute simple mais je n'ai jamais obtenu de réponse. Pour un arc-en-ciel fait-il toujours un arc ?
Réponse du Guichet
anonyme
- Département : Équipe du Guichet du Savoir
Le 31/03/2005 à 08h36
Le site La main à la pâte (destiné à aider enseignants, formateurs, scientifiques et institutionnels à mettre en place un enseignement des sciences), répond à votre question :
L'arc-en-ciel est une manifestation étonnante de la décomposition de la lumière blanche (du Soleil en général) en radiations de longueur d'onde différentes caractérisant chacune une couleur. Le spectre de la lumière blanche (dont les couleurs principales sont les fameuses "sept couleurs de l'arc-en-ciel" : rouge / orange / jaune / vert / bleu / indigo / violet ) apparaît ainsi naturellement. Ce sont les gouttes d'eau en suspension dans l'atmosphère qui, tout comme des prismes décomposent ainsi la lumière.
Quand la lumière pénètre dans une goutte d'eau, elle est déviée. Parmi les chemins que peut suivre la lumière, il en est un qui est à l'origine de l'arc-en-ciel intérieur : la lumière est réfractée (c'est-à-dire traverse l'interface air/eau en étant légèrement déviée), puis réfléchie, puis à nouveau réfractée pour ressortir de la goutte. Elle est ainsi déviée par rapport à la lumière incidente d'un angle d'environ 42°.
En fait, l'angle de déviation dépend de la longueur d'onde. Par exemple, l'angle de déviation de la longueur d'onde caractérisant le bleu est de 40,6° ; il est de 42° pour le rouge. Ainsi, à la sortie de la goutte, les différentes couleurs composant la lumière blanche sont dispersées et forment l'arc-en-ciel primaire. Avec une réflexion de plus dans la goutte, nous obtenons l'arc secondaire, pour lequel l'angle de déviation est d'environ 51°.
Image Pierre Fernandez
Mettons nous à la place de l'observateur. Pour qu'il puisse voir l'arc-en-ciel, il faut que la lumière émergeant de la goutte arrive dans son oeil. Il ne peut donc voir tous les rayons de lumière émergeant d'une même goutte. Par contre, il verra la lumière bleue émergant de certaines gouttes, la lumière rouge émergeant d'autres gouttes, etc...
Image Pierre Fernandez
Les gouttes dont la lumière émergente rouge arrivera dans l'oeil de l'observateur sont en fait situées sur un cône ayant pour sommet l'observateur, et pour axe la droite passant par les yeux de l'observateur et parallèle aux rayons du soleil et d'angle au sommet l'angle de déviation du rouge (42°), et ainsi de suite pour les autres couleurs. L'observateur voit ainsi un ensemble de cercles, ou plutôt d'arcs car une partie de ces cercles est souvent cachée par la Terre
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