Dis-moi Lambö : Pourquoi l’arc-en-ciel ?

Après l’hiver le printemps, et après la pluie, le beau temps ! Voici venu le retour de l’arc-en-ciel, dont Lambö va tout vous expliquer dans ce cours en ligne de soutien scolaire physique. Petit rappel sur les prismes à destination des seconde et première S.

Dernièrement, dans notre cours de physique en ligne nous avons abordé l’hiver et sa neige blanche, alors maintenant passons à un autre climat avec l’arc-en-ciel ! Tout aussi magique, tout en restant dans la thématique de la lumière et des couleurs, abordée en première S !

Après la pluie le beau temps : en effet… pas d’arc-en-ciel sans pluie ! Mais lorsqu’un bel arc coloré se dessine dans le ciel … que se passe-t-il ?

Révision de cours sur la lumière

Revenons sur certaines notions vues précédemment :

• la lumière blanche (comme celle du soleil) est composée de toutes les couleurs du spectre visible selon la synthèse additive (voir notre cours sur la neige blanche)

• la lumière ‘voyage’ différemment selon les milieux (voir notre cours sur le bâton brisé) : lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre, elle change notamment de direction, les milieux étant caractérisés par leurs indices de réfraction.

… Rajoutons un autre élément essentiel : cet indice de réfraction varie selon la longueur d’onde du rayon ! (les différentes longueurs d’onde correspondent aux différentes couleurs du spectre visible, rappelons le …). Ainsi, lors du passage d’un milieu à un autre, une couleur pourra être plus déviée qu’une autre !

Ici, les gouttes d’eau dans l’atmosphère vont en quelque sorte jouer le rôle du prisme !

Voici ce qu’il se passe :

• • le phénomène a lieu lorsque le soleil est dans notre dos, et que l’atmosphère est très humide
  • les rayons du soleil vont entrer dans les gouttes d’eau dans l’atmosphère, en étant donc déviés (comme en entrant dans un prisme)
  • les rayons vont être réfléchis à l’intérieur des gouttes, ressortir vers l’observateur, en étant une nouvelle fois déviés (comme à la sortie d’un prisme)

• et lors de ce trajet : les différentes couleurs ont été déviées différemment, et elles sont donc séparées !

Voici pour la séparation des couleurs ! … Mais cette forme d’arc ?! 

Voici la raison : les rayons que nous voyons sont ceux arrivant à nos yeux. Mais, sur tout les rayons réfléchis par toutes les gouttes, ils ne le font pas tous. Nous n’en voyons donc que certains. Et les couleurs que nous allons voir vont donc dépendre de notre position : en effet, les différentes couleurs ne ressortent pas avec le même angle !

Donc, pour un angle donné « rayon incident – goutte – observateur », nous verrons une couleur. Donc « à chaque angle d’observation sa couleur » en quelque sorte … Ainsi, cela donne des cônes d’observation, de même sommet (l’observateur), avec des bases concentriques (avec comme centre celui de l’arc en ciel) dont le contour sera une des couleurs déviées ! (voir schéma ci-dessous)

… Et oui, vous ne le saviez peut-être pas, mais l’arc-en-ciel est une partie d’un cercle entier ! (inobservable entièrement, vous l’aurez compris).

… Et voilà, vous savez tout sur l’arc-en-ciel grâce à ce cours de physique pas comme les autres !

Un nouveau mystère de la nature décodé par les outils méticuleux de la physique !

Je vous laisserai maintenant avec cette magnifique phrase, issue d’un de mes livres préférés :

 » Celui qui veut voir l’arc-en-ciel doit apprendre à aimer la pluie. »

Aleph, de Paul Coelho