Les arcs-en-ciel (TPE)

Résumé du document

Depuis toujours, les arcs-en-ciel ont fasciné les populations et surtout les savants. C'est un phénomène optique et météorologique qui se produit lorsque la pluie et le soleil sont réunis. Il est composé de sept couleurs variant du violet à l'intérieur au rouge à l'extérieur.

Extraits

[...] Il est l'un des premiers en Europe à suspecter le rôle de la réfraction dans les gouttes d'eaux pour les arcs-en- ciel. - Isaac Newton : 1642-1727 Savant anglais, il construit le premier télescope utilisable à Cambridge. En optique il mena des expériences de décomposition de la lumière par le prisme et présenta sa théorie corpusculaire de la lumière (1675). Newton s'intéresse aux phénomènes naturels tels que les mouvements, le principe de l'inertie, la proportionnalité de la force à l'accélération ainsi que l'attraction universelle. [...]

[...] L'indice du prisme dépend bien sûr de sa composition. Ainsi le verre Flint est plus dispersif que le verre Crown et permet une séparation plus importante. L'indice de réfraction varie en fonction de la longueur d'onde. Newton, lors de ses expériences sur les prismes, avait mis en évidence que la lumière blanche se décomposait en 7 couleurs : le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet. En réalité, l'indigo n'est qu'une nuance fondue dans le spectre des couleurs visibles. [...]

[...] Nous avons aussi pu comprendre que ces couleurs sont perçues par l'œil de l'observateur grâce à des cellules photoréceptrices : les cônes, qui relaie un message nerveux au cerveau ce qui permet la vision de l'arc-en-ciel. Toutes ces théories ont permis à l'Homme d'acquérir une connaissance quasi- parfaite de l'arc-en-ciel. Mais malgré tout, les découvertes au sujet de l'arc-en-ciel ne lui ont pas enlevé toute sa magie. Et il est très agréable de lever la tête et d'apercevoir un arc en ciel, de le contempler tout simplement. [...]

[...] Un arc-en-ciel n'a donc pas réellement d'existence mais est une illusion d'optique. C'est l'image formé par la lumière des gouttes de pluie que nous voyons sous forme d'arc-en-ciel. Angle d'observation d'un arc-en-ciel On calcule la déviation D du rayon incident en fonction de i : D = + (π + = π + 2i 4r On dérive D par rapport à i afin de montrer que D présente un minimum : dD/di = (2-4dr)/di = (2(1-2dr))/di D'après la loi de Snell-Descartes, on sait que sin i = n . [...]

[...] Les cônes sont présents en majorité au niveau de la tâche jaune, dans la région centrale de la rétine. Au milieu de celle-ci se trouve la fovéa, une légère dépression où seulement des cônes sont présents. C'est dans cette zone où l'activité visuelle est maximale. Dès que l'on s'éloigne de la fovéa, il y a de moins en moins de cônes et de plus en plus de bâtonnets, l'acuité visuelle baisse alors rapidement. Il y a donc une moins bonne vision des couleurs. [...]