Depuis toujours, l’Homme est fasciné par l’arc en ciel, ce phénomène naturel a inspiré plus d’un mythe et légende. Même de nos jours, avec les explications scientifiques, il inspire encore des histoires pour impressionner les plus petits, où encore devient symbole de paix et de liberté. Nous allons nous demander comment se forme un arc en ciel simple ou double. En premier lieu, nous allons expliquer comment se forme un arc en ciel. Ensuite, nous montrerons que des « doubles arcs en ciel »peuvent aussi se former.
Pour commencer, un arc-en-ciel est un photométéore (phénomène lumineux visible dans le ciel). Il se forme avec les rayons du Soleil et une fine pluie, , il permet de rendre visible le spectre continu de la lumière. En effet, la lumière blanche (lumière du soleil) est une addition de toutes les ondes du spectre du visible (entre 380 et 780 nm de longueur d’onde). Les rayons effectuent une première réfraction lors de leur entrée dans la goutte d’eau. Cette réfraction disperse toutes les ondes : les couleurs se séparent. Pour comprendre ce phénomène, nous devons réexpliquer le principe de la loi de Descartes : Lorsqu’un rayon traverse un dioptre séparant deux matériaux transparents différents sa direction en est affectée. Cela peut se traduire par l’équation : Indice de réfraction du milieu 1 X le sinus de l’angle du rayons avant la réfraction = indice de réfraction du milieu 2 X le sinus de l’angle du rayon après la réfraction. L’eau, comme le verre du prisme sont des milieux dispersifs, c’est à dire leurs indices de réfraction varient en fonction de la longueur des ondes qui le traversent. Par conséquent, chaque onde de la lumière blanche se disperse à l’entrée de la goutte d’eau : la lumière blanche se divise en plusieurs radiations, les différentes
couleurs apparaissent. Ensuite, les ondes subissent une réflexion au niveau de la paroide la goutte. Enfin, on observe une dernière réfraction, les ondes sortent de la goutte.
A la sortie de la goutte, le spectre du visible apparaît,
l’arc en ciel est observable lorsque l’on se place avec le soleil dans le dos et que l’on regarde en levant la tête pour former un angle d’environ 40° par rapport au sol. Il est important de rappeler que lorsque l’on observe un arc en ciel, on observe le spectre du visible, par conséquent il est formé d’une infinité de couleurs, même si on en retient sept principales : violet, indigo, bleu, vert, jaune, orange et rouge.
Mais, il est possible que ce phénomène se produise en double, le deuxième arc est plus étalé et moins lumineux dans le ciel. De plus, les couleurs de l’arc extérieur sont inversées. L’arc primaire se construit comme nous l’avons expliqué auparavant. Nous allons maintenant cher
cher à expliquer comment se construit l’arc secondaire. Tout d’abord, le rayon lumineux traverse la goutte d’eau avec un angle plus important, il subitune dispersion. Ensuite, les radiations subissent deux réflexions (tandis que le premier arc n’en subit qu’une seule). Cette double réflexion des rayons lumineux provoque une inversion du spectre du visible. Enfin, les rayons sortent de la goutte en subissant une nouvelle
réfraction. Le second arc est donc inversé par rapport au premier.
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