L'arc-en-ciel
est un phénomène lumineux très spectaculaire. L'explication parait simple.
Quand on
observe un arc-en-ciel, c'est toujours avec le soleil dans le dos et face à un
mur de gouttelettes de pluie. Il suffit d'ailleurs de regarder un jet d'eau
avec le soleil dans le dos pour apercevoir un morceau d'arc-en-ciel sur les
gouttelettes d'eau.
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Mais si
chaque gouttelette renvoient toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, pourquoi
cette répartition des couleurs et cette forme d'arc ? Bien que l'explication
correcte ait été trouvée par Descartes en 1637, la lecture des différentes
explications données ici ou là montre que le phénomène reste largement
incompris que ce soit au niveau de la goutte d'eau ou de l'ensemble de l'arc.
Acte 1 : Au
niveau de la goutte d'eau
Les
rayons solaires, tous considérés comme parallèles, sont constitués de lumière
de couleurs différentes. Après une réflexion à l’intérieur de la goutte d’eau,
ils émergent de la goutte d'eau avec des angles qui varient en fonction de la couleur
: 40 degrés pour le violet et 42 degrés pour le rouge selon le dessin suivant.
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Au-dessus
du premier arc-en-ciel, on en voit souvent un deuxième beaucoup moins lumineux
qui correspond à une double réflexion à l'intérieur de la goutte et les
couleurs sont inversées.
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Acte 2:
Pourquoi un arc-en-ciel ?
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Puisque
chaque goutte disperse toutes les couleurs comme un prisme, pourquoi cette
répartition en bandes sur un arc ? En fait, et c'est le moins facile à comprendre,
l'arc-en-ciel n'existe que par rapport à l'oeil de observateur. C'est un peu
comme un image dans une glace qui n'existe que pour un observateur donné.
Chacun voit "son" arc-en-ciel. Les rayons du soleil étant tous
parallèles, toutes les gouttes vues sous l'angle 42 degrés apparaîtront rouge
tandis que celles vues sous l'angle 40 degrés apparaîtront violettes. En fait,
on devrait voir un cercle complet au lieu d'un arc, mais le mur de pluie ne
passe généralement pas sous la ligne d'horizon. On voit donc un arc de cercle
sauf si on est en avion à une altitude suffisante (
Arc-en-ciel (Palace Tibétain) |
Cercle-en-ciel |
Sites
web utilisés pour faire l’activité documentaire :
http://pfz.free.fr/arc_en_ciel.htm
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Photosynthese/exp231.html
http://www.cosmovisions.com/CTarcenciel.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Arc-en-ciel
http://www.figer.com/Publications/betisier.htm