Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Réfraction et l'arc-en-ciel
- L'indice de réfraction
- Couleurs de l'arc-en-ciel
Éclairez une lumière à travers un prisme ou accrochez-vous à la fenêtre un jour de beau temps et vous verrez un arc-en-ciel. C’est le même arc-en-ciel que vous voyez dans le ciel, car chaque jour où pluie et soleil se mêlent, chaque goutte d’eau agit comme un prisme miniature. Pour les physiciens discutant de savoir si la lumière est une onde ou une particule, ce phénomène est un argument de poids pour le premier. En fait, les expériences avec des prismes étaient au cœur de la formulation par Issac Newton de la théorie de l’optique et de la nature ondulatoire de la lumière.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
La lumière blanche se réfracte lorsqu'elle passe à travers un prisme. Chaque longueur d'onde se réfracte à un angle différent et la lumière émergente forme un arc-en-ciel.
Réfraction et l'arc-en-ciel
La réfraction est un phénomène qui se produit lorsqu'un faisceau de lumière blanche traverse l'interface entre l'air et un milieu plus dense, tel que le verre ou l'eau. La lumière se déplace plus lentement dans un milieu plus dense, de sorte qu'elle change de direction - ou se réfracte - lorsqu'elle traverse l'interface. La lumière blanche est un mélange de toutes les longueurs d'onde de la lumière et chaque longueur d'onde se réfracte à un angle légèrement différent. Par conséquent, lorsque le faisceau émerge du milieu le plus dense, il a été divisé en ses longueurs d'onde. Ceux que vous pouvez voir forment l'arc-en-ciel familier.
L'indice de réfraction
L'angle de réfraction dans un milieu particulier est défini par son indice de réfraction, propriété qui est obtenue en divisant la vitesse de la lumière dans le vide par la vitesse de la lumière dans ce milieu particulier. Lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre, l'angle de réfraction peut être obtenu en divisant les indices de réfraction des deux milieux. Cette relation s'appelle Snells Law, du nom du physicien du 17ème siècle qui l'a découverte.
De nombreux autres matériaux que le verre produisent des arcs-en-ciel. Le diamant, la glace, le quartz clair et la glycérine ne sont que quelques exemples. La largeur de l'arc-en-ciel est fonction de l'indice de réfraction, qui varie directement avec la densité du matériau. Vous pouvez même voir un arc-en-ciel lorsque la lumière passe de l'eau à travers un cristal clair ou un morceau de verre et revient dans l'eau.
Couleurs de l'arc-en-ciel
Bien que nous identifions traditionnellement un arc-en-ciel par sept couleurs composantes, il s’agit en réalité d’un continuum sans limites distinctes d’une teinte à l’autre. C'est Newton qui a scindé arbitrairement le spectre en sept couleurs, par respect pour les Grecs de l'Antiquité, qui croyaient que sept était un nombre mystique. Les couleurs sont, dans l'ordre, de la plus longue longueur d'onde au plus court, rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Si vous cherchez un moyen de vous souvenir de la commande, utilisez l'acronyme ROYGBIV, prononcé roy-gee-biv, ou essayez ce code mnémonique: ROY gave Bettje Violets.
La fréquence des longueurs d'onde augmente à mesure que vous avancez dans l'arc-en-ciel, du rouge au violet. Cela signifie que l'énergie des photons individuels - ou paquets d'ondes - augmente également, car les deux sont directement liés par la loi de Plancks.