Les couleurs de l’arc en ciel

Cette expérience de physique amusante est facile à réaliser par des enfants et peut être faite en utilisant la lumière du soleil (ou la lumière d’une lampe blanche).

Matériel

• un plat large et un peu profond (un plat de four par exemple)
• de l’eau
• un miroir
• une feuille blanche cartonnée (ou un morceau de carton blanc)

Expérience

Dispositif utilisé

Remplis le plat avec de l’eau et mets le miroir en partie dans l’eau. Mets le tout au soleil de manière à réfléchir avec le miroir les rayons du soleil. Observe les rayons réfléchis sur une feuille de papier…

Couleurs observées

Que se passe-t-il ?

Cette expérience montre que les rayons du soleil contiennent différentes couleurs, appelées longueurs d’ondes.

Les rayons lumineux provenant du soleil traversent l’eau, se réfléchissent sur le miroir puis traversent l’eau une deuxième fois. Or l’eau est un milieu dispersif, c’est-à-dire que les rayons lumineux de différentes couleurs n’ont pas la même vitesse dans ce milieu. Dans l’eau, les trajectoires des rayons lumineux associés aux différentes couleurs ne sont pas les mêmes. On peut visualiser ainsi les différentes couleurs constituant la lumière issue du soleil.

Tu as déjà vu bien sûr les différentes couleurs constituant la lumière du soleil dans un arc en ciel que l’on peut parfois observer par temps de pluie et de soleil. Les différentes couleurs constituant la lumière du soleil sont séparés par les gouttes d’eau comme dans l’expérience précédente…

Expérience améliorée

Couleurs observées avec l’expérience améliorée

Pour observer une belle succession des couleurs de l’arc-en-ciel, il est intéressant d’améliorer l’expérience précédente en rajoutant un nouvel élément sur le trajet des rayons lumineux avant qu’ils atteignent l’eau : une fente.

Pour réaliser un tel objet, tu peux utiliser une feuille de papier cartonnée et réaliser un trou rectangulaire d’une largeur de 5mm environ et d’une longueur de l’ordre de la taille du miroir.

Place la fente avant le miroir…Sur la feuille qui joue le rôle d’écran, tu verras moins de lumière réfléchie et une belle succession de toutes les couleurs qui constituent l’arc-en-ciel (du violet au rouge)…

A gauche : sans la fente ; à droite : avec la fente.