ARC-EN-CIEL

678 .Explication du phénomène de t Arc- en-ciel. T out le monde a pu remarquer que pour voir un arc-en-ciel il faut tourner le dos au soleil et regarder une nuée qui se résout en pluie, et qui en même temps est vivement éclairée par la lumière solaire. Alors l’arc coloré qui se développe dans les airs peut être considéré comme faisant partie de la base d'un cône, dont le sommet est dans l’œil de l’observateur, et dont l’axe prolongé par derrière va passer précisément par le centre du soleil. Il est facile de s’assurer que cette condition est toujours remplie, soit pour les beaux arcs-en-ciel que donne la pluie des nuées,

PaéîîOMfctfES DU MIRAGE. C«AP. IV. 789

soit pour les arcs-eiî^eîfcl bien moins complets dans leu? étendue que dorme la pluie des cascades ou celle des jets d’eau. Elle indique môme la position qu’il faut choisie dans ces derniers eas pour voir briller les couleürg dans toutes les gouttelettes flottantes qui sont formées par la chute de l’eau et ensuite disséminées par le vent.

D’après toutes ces apparences du phénomène , on ne peut douter qu’il ne soit produit par une modification particulière que la lumière solaire éprouve danslesgouttes d’eau. Nous allons voir eu effet que les couleurs qu’on aperçoit sont apportées dans l’oeil par des rayons qui viennent directement du soleil après avoir été réfractés, réfléchis et décomposés dans ccs petites parcelles aqueuses dont la forme est parfaitement sphérique.

Pour prendre une juste idée de la marche des rayons solaires dans un cercle liquide, on peut faire l’expériénce suivante :

vv',fig. 368, représente une coupe horizontale du volet delà chambre noire, il est percé d'une très-petite ouverture o. A quelque distance derrière ce volet et à la hauteur de l’ouverture, on dispose un vase de cristal parfaitement cylindrique et rempli d’eau; la figure représente seulement la coupe horizontale de ce vase. Ensuite on fait entrer un rayon solaire dans la direction 01, et l’on regarde ’en haut sa marche dans l’intérieur de l’eau; ce liquide era toujours assez peu limpide pour que la trace de la luière s’v trouve sensiblement marquée. Il sera facile de oir que le rayon parcourt la route 1 , A , b , c , d , e, f, ..., et u’à chaque incidence sur la paroi il éprouve à la fois une éflexion et une réfraction; c’est par les réflexions qu’il ontinue sa route dans leliquide,et par les réfractions qu’il iminue d’intensité en donnant naissance aux faisceaux îergens a', e', f'...., qui sont tous des spectres

lus ou moins étalés, comme si le faisceau avait traversé n prisme. Après quatre ou cinq réflexions, ces fais- II, 5l

ceaux émergens auront encore une intensité sensible.

Ce qui arrive ici se reproduira indubitablement dans une goutte de pluie sphérique, quelque petite qu’elle soit, car le premier plan d’incidence détermine dans celte s.pbère un grand cercle, dans lequel se mouvra le rayon , comme dans la section du cylindre de l’expérience précédente.

Cela posé , voici la propriété fondamentale sur laquelle repose l’existence de l’arc-en-ciel. Concevons un rayon qui sort après avoir éprouvé une réflexion intérieure en b {Fig. 369) ; sa direction d’émergence ec fera avec sa direction d’incidence sa , un certain angle ste , que nous désignerons par d 5 c’est ce que l’on appelle la déviation. Si l’on désigne par i l’angle d’incidence san et son égal o at, par r l’angle de réfraction oab et son égal oba, on aura évidemment :

OBA =3 BAT -f-BTA,