Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     Un arc-en-ciel pourrait-il être carré ?



 

C’est par exemple dans la pluie ou dans un jet d’eau que l’arc-en-ciel nous apparaît. Plus ou moins lumineux, plus ou moins grand, parfois double, mais toujours de forme arrondie, il n’est visible que si le Soleil est dans notre dos.

 

La lumière dans une goutte d’eau
Le Soleil envoie un faisceau de rayons parallèles qui frappent la goutte d’eau sous diverses incidences.
On constate que ces rayons qui, au départ, ont des angles d’incidence quelconques, viennent « s’accumuler » en rayons émergents autour d’un même angle de déviation d’environ 41°, le minimum de déviation : cette direction privilégiée renvoie une intensité lumineuse supérieure aux autres directions.
Mais, l’indice de réfraction de l’eau n’est pas le même pour toutes les fréquences lumineuses : conformément à la deuxième loi de Descartes, le minimum de déviation est d’environ 42° pour le rouge et 40° pour le violet. D’où la vision des couleurs.

 

Et avec l’ensemble des gouttes d’eau ?
Les rayons parvenant à l’observateur sous des angles différents, il verra la couleur rouge envoyée par des gouttes « hautes » et la couleur violette envoyée par des gouttes « basses » : la couleur rouge se trouve donc à l’extérieur de l’arc-en-ciel et le violet à l’intérieur.
Plaçons nous maintenant dans l’espace. L’observateur perçoit un maximum de lumière rouge pour les rayons faisant un angle de 42° avec la direction du Soleil.
Ces rayons sont issus des gouttes situées sur un cône et il en est de même pour toutes les autres couleurs mais sur des cônes de plus en plus petits. L’observateur voit ainsi un ensemble de cercles, ou plutôt d’arcs de cercle, car une partie de ces cercles est souvent cachée par la Terre.

      

En savoir plus sur les phénomènes atmosphériques :  
En savoir plus sur les phénomènes lumineux transitoires (TLE)