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Pourquoi l'arc en ciel est sous forme d'arc?

La lumière du soleil est en fait
composée de toutes les couleurs,
depuis le violet jusqu'au rouge, en
passant notamment par le bleu,
le vert et le jaune. C'est l'addition
de toutes ses couleurs qui donne
la lumière blanche.
Lorsque la lumière pénètre dans
une goutte d’eau celle ci agit comme
un prisme c’est à dire que les
composants de la lumière solaire
vont être déviés en passant de l'air
à l’eau, mais pas tous de la même
façon: le rouge sera peu dévié,
le jaune un peu plus, etc, et le violet sera très dévié.

Pour simplifier, les rayons du soleil arrivent en A. Au moment de pénétrer dans la goutte d’eau la rayon est courbé (réfracté) et va frapper la surface interne de la

 

goutte en B où il est réfléchi vers C. En sortant de la goutte il est à nouveau réfracté et vient frapper notre oeil en D.

Descartes écrit : « […] ayant pris la plume et calculé par le menu tous les rayons qui tombent sur les divers points d'une goutte d'eau, pour savoir sous quels angles, après deux réfractions et une ou deux réflexions, ils peuvent venir vers nos yeux, j'ai trouvé qu'après une réflexion et deux réfractions, il y en a beaucoup plus qui peuvent être vus sous l'angle de 41 à 42 degrés, que sous aucun moindre; et qu'il n'y en a aucun qui puisse être vu sous un plus grand. »

Autrement dit les rayons du soleil décomposés en toutes ses couleurs sortent de la goutte d’eau avec un angle proche de 42°.

Donc, tant que la goutte de pluie est vue selon une ligne de visée qui forme cet angle avec la direction de la lumière incidente, nous verrons une augmentation de la luminosité. L'arc-en-ciel est ainsi un cercle de rayon angulaire de 42°, centré sur le point à l'opposé du Soleil (point « antisolaire »), comme montré schématiquement ci-dessus.

On ne voit pas un cercle complet parce que la Terre nous en cache une partie.

 

 

 

 

 


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