Faites briller une lumière à travers un prisme, ou accrochez-en une dans 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, un jour avec un mélange de pluie et de soleil, chaque goutte de pluie agit comme un prisme miniature. Pour les physiciens qui se demandent si la lumière est une onde ou une particule, ce phénomène est un argument fort pour la première. En fait, les expériences avec des prismes ont été au cœur de la formulation d'Issac Newton de la théorie de l'optique et de la nature ondulatoire de la lumière.

TL; DR (Trop long; n'a pas lu)

Lumière blanche réfracte lorsqu'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 passe par l'interface entre l'air et un plus dense La lumière se déplace plus lentement dans un milieu plus dense, elle change donc de direction - ou se 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 dérivée 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 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 17e 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. L'étendue 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 retourne dans l'eau.
Couleurs de l'arc-en-ciel

Bien que nous identifions traditionnellement un arc-en-ciel par sept couleurs composantes, c'est en fait un continuum sans frontières discrètes d'une teinte à l'autre. C'est Newton qui a arbitrairement divisé le spectre en sept couleurs par déférence pour les anciens Grecs, qui croyaient que sept était un nombre mystique. Les couleurs sont, dans l'ordre de la plus longue longueur d'onde à la plus courte, rouge, orange, jaune, verte, bleue, indigo et violette. 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 la longueur d'onde augmente au fur et à mesure que vous traversez le Cela signifie que l'énergie des photons individuels - ou paquets d'ondes - augmente également, car les deux sont directement liés par la loi de Planck.