Parfois on observe une série de bandes semi-circulaires se former dans le ciel: c'est l'arc-en-ciel. Parfois, lorsque l'air est très humide et que le soleil est proche de l'horizon, nous pouvons voir un arc-en-ciel si nous gardons le dos au soleil. Celui-ci est formé par la réfraction et la réflexion de la lumière solaire à l'intérieur des gouttelettes d'eau en suspension dans l'atmosphère. Comme l'indice de réfraction dépend de la couleur, la lumière du soleil se disperse, séparant les couleurs.
Dans la figure ci-dessous, nous représentons la lumière du soleil frappant une goutte d'eau dans l'air. En pénétrant dans la goutte, la lumière est légèrement dispersée. Nous ne représentons que les couleurs extrêmes: rouge et violet. Les rayons se réfléchissent à l'intérieur de la goutte, reviennent et subissent une nouvelle réfraction, augmentant la séparation entre les couleurs.
Les rayons violets et rouges émergents forment des angles d'environ 40º et 42º avec le rayon incident.
Rayons émergeant de la goutte d'eau
D'après la figure, nous pouvons voir que chaque goutte envoie des lumières de toutes les couleurs de base. Cependant, en raison de la différence d'angles, chaque couleur sera reçue, par notre œil, d'une goutte située à une hauteur différente. C'est pourquoi nous voyons un ensemble de bandes semi-circulaires colorées, avec la bande rouge au-dessus et le violet au-dessous.
Parfois, il y a deux reflets à l'intérieur de la goutte, comme on peut le voir sur la figure ci-dessous. Dans ce cas, nous voyons la formation d'un arc-en-ciel secondaire, avec une intensité lumineuse inférieure à l'arc-en-ciel primaire. Les couleurs sont inversées, c'est-à-dire que la lumière violette passe et la lumière rouge descend.
Occurrence de deux reflets à l'intérieur de la goutte d'eau
Par Domitiano Marques
Diplômé en Physique
Équipe scolaire du Brésil
