DE L ARC-BN-CIEL

La composition de la lumière blanche et les différences de réfrangibilité des diverses couleurs ont conduit Newton à une explication complète de Vare-en-ciel. Ce météore lumineux apparaît dans les nues opposées au soleil quand elles se résolvent en pluie; il est formé de sept arcs concentriques présentant successivement les couleurs du spectre solaire. Quelquefois on n'observe qu'un seul arc-en-ciel; mais le plus souvent on en voit deux : l'un , intérieur , dont les couleurs sont plus vives; l'autre, extérieur, qui est plus pâle et dans lequel l'ordre des couleurs est renversé. Dans l'arc intérieur, c'est le rouge qui est le plus élevé ; dans l'autre arc, c'est le violet.

Pour expliquer la formation de l'arc intérieur, considérons une

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gouue d'eau V (fig. 847) dans laquelle pénètre un rayon solaire S. Au point d'incidence, une partie de la lumière se réfléchit sur la surface du liquide, l'autre y pénètre en se décomposant. Arrivée à la face

Fig. 5i7.

opposée de la goutte , une portion de la lumière sort du liquide et rentre dans l'air ; l'autre portion se réfléchit sur la surface concave et revient vers la face antérieure de la goutte. En ce nouveau point d'incidence, la lumière est encore réfléchie partiellement, le reste émerge dans une direction Y 0, qui forme, avec le rayon incident S, un angle qu'on nomme angle de déviation.

Le calcul fait voir que la grandeur de cette déviation dépend de l'angle d'incidence et du degré de réfrangibilité du rayon incident S. Pour les rayons rouges qui ont subi une seule réflexion dans Tintérieur de la goutte, le maximum de la déviation est de 42° 2' , et pour les rayons violets de 40** 17'. Le calcul fait voir, en outre, que, parmi les rayons solaires qui tombent parallèlement entre eux sur une même goutte, ceux qui avoisinent le rayon qui éprouve le maximum de déviation subissent une déviation sensiblement égale, de façon qu'entrés parallèlement entre eux dans la goutte de pluie, ils en sortent de même. De ce parallélisme, il résulte un petit faisceau de lumière qui peut se propager à de grandes distances sans perdre sensiblement de son intensité; ce sont ces rayons qui sortent parallèles entre eux qui produisent le phénomène de l'arc-en-del j on les appelle rayons efficaces.

11 suit de ce qui précède que pour toutes les gouttes placées de manière que les rayons qui vont du soleil à la goutte fassent, avec ceux qui vont de la goutte à l'œil placé en 0, un angle de 42° 2', cet organe reçoit la sensation de la couleur rouge; ce qui, vu le parallélisme des rayons solaires , a évidemment lieu pour toutes les gouttes

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situées sur la circonférence de la base d'un cône dont le sommet coïncide avec Tœil de l'observateur^ ce cône ayant son axe OP parallèle aux rayons solaires , et l'angle formé par deux génératrices opposées étant de Si*" 4'. Telle est la manière dont se forme la bande rouge de Tarc-en-ciel. Pour la bande violette, Tangle du cône est de 80" 34'. Les cinq autres couleurs du spectre forment des bandes analogues distribuées entre celles du rouge et du violet.

L'étendue de la portion visible de Tarc-en-ciel dépend de la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon. Quand cet astre se lève ou se couche, l'horizon est parallèle aux rayons solaires, et la. portion visible de Farc-en-ciel forme une demi-circonférence de cercle. Mais à mesure que le soleil s'élève, la portion de l'arc qui reste visible diminue, et quand l'élévation de l'astre est de 42** environ , l'arc intérieur ne se forme plus.

L'arc extérieur s'explique d'une manière analogue. Il est formé par des rayons efficaces qui ont subi dans les gouttes de pluie deux réflexions, comme le rayon S' dans la goutte u. Comme, à chaque réflexion et à chaque réfraction, il y a perte de lumière, l'arc-en-ciel extérieur offre toujours des teintes plus faibles que l'arc intérieur.

La lune produit quelquefois des arcs-en-ciel, comme le soleil, mais ils sont très-pâles. (H. V.)