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D’où viennent les arcs-en-ciel ?

 
D’où viennent les arcs-en-ciel ?

Les arcs-en-ciel sont l’une des plus belles manifestations de notre ciel. Mais attention ils sont malins et ne se laissent pas voir si facilement. De plus, fidèles à leurs principes, ils se débrouillent toujours pour apparaître sous la même forme.

 
 

Pour voir un arc-en-ciel plusieurs conditions sont requises. Il faut de la pluie et du soleil. Ca tout le monde le sait. En effet, ce sont les rayons du soleil qui en éclairant les gouttes vont lui donner naissance. Ce que l’on sait moins c’est qu’il faut absolument que le soleil soit dans le dos de la personne qui regarde.

Faisons un rapide rappel sur les propriétés de la lumière. Lorsque la lumière rencontre un milieu différent de celui dans lequel elle évoluait, elle est soit déviée (réfractée) soit réfléchie. Le soleil nous envoie de la lumière blanche, qui est la composition de toutes les couleurs. Toutes les couleurs ont des propriétés différentes donc elles ne sont pas déviées de la même façon.

Revenons à l’arc-en-ciel. Les rayons du soleil rencontrent les gouttes d’eau. Donc ils changent de milieu et sont réfléchis et réfractés. La configuration des gouttes d’eau est telle que les rayons effectuent en quelque sorte un demi-tour. Et ce passage va aussi décomposer la lumière blanche et présenter toutes les couleurs à l’observateur.

L’arc-en-ciel a enfin une autre particularité, il se dévoile toujours en demi-cercle. Descartes a calculé que pour pouvoir observer les rayons qui sortent des gouttes d’eau, il faut qu’ils forment un angle d’environ 42 degrés avec l’oeil de l’observateur. Si l’angle est plus petit ou plus grand les rayons sont difficilement visibles. Nous allons ainsi pouvoir observer les rayons issus des gouttes avec un angle de 42 degrés. L’oeil de l’observateur est donc le sommet d’un cône dont le contour de sa base est l’arc-en-ciel. Mais ce contour est coupé en 2 par le sol, ainsi l’arc-en-ciel n’apparaît que comme un demi cercle à nos yeux.

Wilfried Rochard
30/01/2006

 


Pour aller plus loin ...
 

> Voir un peu plus en détails ce qu’est un arc-en-ciel (ens-lyon.fr).

> Pour tout savoir sur l’optique géométrique (sciences.unive-nantes.fr).

> Qu’est ce que l’optique géométrique de Dettwiller. Éditeur : Dunod ( 17 février 1993). ASIN : 2040196110.


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