B - L'arc-en-ciel

 

L'arc-en-ciel est en quelque sorte aussi un mirage car il en possède les caractéristiques. Il est du, comme les parhélies, à une réfraction de la lumière à travers les gouttes d'eau. La lumière entrant dans une goutte d'eau est réfractée est réfléchie a l'intérieur de cette goutte. La lumière entre dans la goutte d'eau avec toutes les couleurs mélangées, donnant ainsi cette couleur blanche. Voici les couleurs composant cette lumière blanche, donc composant ensuite l'arc-en-ciel:

 On voit sur cette image que les différentes couleurs n'ont pas la même longueur d'onde. Or, l'indice de réfraction n'est pas le même pour toutes les couleurs, ce qui explique leur séparation suite aux réfractions observées dans la goutte d'eau. L'indice de réfraction augmente lorsque la longueur d'onde diminue. Donc les rayons violets, qui ont une longueur d'onde plus faible que les rayons rouges seront plus déviés suite à une réfraction.  

Ainsi, on peut voir sur ces images le trajet suivi par les rayons du soleil. C'est au fur et à mesure des réfractions et réflexions que l'arc-en-ciel se forme.

 

 

Les rayons violets sont plus déviés que les rayons gris. Comme l'indice de réfraction est plus élevé pour les rayons violets, ils décrivent un angle d'environ 40,5° par rapport au rayon solaire d'origine, tandis que les rayons rouges, qui ont un indice de réfraction plus faible, décrivent un angle d'environ 42,4° par rapport au rayon d'origine. (image 2)

La position de l'arc en ciel dépend donc de la position de l'observateur car cela dépend de la lumière arrivant à l'oeil de l'observateur après avoir été réfractée. L'arc-en-ciel se trouve toujours à l'opposé du soleil par rapport à l'observateur. Ainsi, le soleil, l'observateur et le centre de l'arc-en-ciel font une ligne. Toutes les gouttes d'eau présentes dans l'atmosphère réfractent de la même façon cette lumière, mais en fonction de la position de l'observateur, ce dernier n'en voit qu'une partie. L'autre partie, plus ou moins grosse reste cachée derrière la ligne d'horizon. C'est pourquoi, en avion, on peut observer des arc-en-ciel en cercle, qui sont entiers et qui ressembleraient à peu près à ceci (l'image est un peu floue à cause du hublot et de la mauvaise résolution de l'appareil):

 

Nous avions précédemment parlé des parhélies, la différence entre les parhélies et l'arc-en-ciel est la forme de la réfraction, l'un se fait dans une goutte d'eau, l'autre dans des cristaux de glace. L'arc-en-ciel est le fruit de la réfraction et de la dispersion de la lumière, on voit nettement la séparation des couleurs. Une parhélie est le fruit d'une réfraction et séparation de la lumière mais on ne peux voir que la queue blanche à côté du bleu.

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