Faites briller une lumière à travers un prisme, ou suspendez-en une à la fenêtre par une journée ensoleillée, et vous verrez un arc-en-ciel. C'est le même arc-en-ciel que vous voyez dans le ciel parce que, chaque jour, avec un mélange de pluie et de soleil, chaque goutte de pluie agit comme un prisme miniature. Pour les physiciens qui débattent de la question de savoir si la lumière est une onde ou une particule, ce phénomène est un argument fort pour le premier. En fait, les expériences sur les prismes ont été au centre de la formulation de la théorie de l'optique et de la nature ondulatoire de la lumière par Issac Newton.

TL: DR (trop long, pas lu)

Lumière blanche réfracte quand il passe à travers un prisme. Chaque longueur d'onde se réfracte sous un angle différent, et la lumière émergente forme un arc-en-ciel.

La réfraction et l'arc-en-ciel

La réfraction est un phénomène qui se produit lorsqu'un faisceau de lumière blanche traverse l'interface 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 réfracte - lorsqu'elle passe à travers 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 plus dense, il a été divisé en ses longueurs d'onde composantes. 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, qui est une propriété obtenue en divisant le 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 dérivé en divisant les indices de réfraction des deux milieux. Cette relation est connue sous le nom de loi de Snell, du nom du physicien du 17ème siècle qui l'a découvert.

De nombreux matériaux autres 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 de retour dans l'eau.

Couleurs de l'arc-en-ciel

, c'est en fait un continuum sans limites discrètes d'une teinte à l'autre. C'était Newton qui divisait arbitrairement le spectre en sept couleurs par déférence pour les anciens Grecs, qui croyaient que sept étaient un nombre mystique. Les couleurs sont, dans l'ordre de longueur d'onde la plus longue à la plus courte, 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 mnémonique: ROY Gave Betti Violets.

La fréquence de longueur d'onde augmente au fur et à mesure que vous avancez arc-en-ciel du rouge au violet. Cela signifie que l'énergie des photons individuels - ou paquets d'ondes - augmente également, parce que les deux sont directement liés par la loi de Planck.