L’arc-en-ciel, merveille optique

Vive l’arc-en-ciel !  

🌈 Nul besoin de se rendre au bout du monde ou de disposer d’instruments sophistiqués pour admirer un arc-en-ciel : un peu de soleil, de la pluie, un observateur situé au bon endroit et au bon moment, et c’est toujours grandiose !  

Les questions que nous pose l’arc-en-ciel sont nombreuses et souvent subtiles. Par exemple, pourquoi l’arc-en-ciel nous apparait-il toujours à l’opposé du Soleil ? Pourquoi cette forme d’arc ? Et pourquoi, parfois, voit-on simultanément deux arcs-en-ciel ? Pourquoi la zone entre ces deux arcs est-elle systématiquement plus sombre ? Et un arc-en-ciel, c’est près ou c’est loin ? Les interrogations ne manquent pas. 

Les élèves commencent par observer attentivement un cliché d’arc-en-ciel. Objectif ? Relever toutes les caractéristiques du phénomène. Ensuite, expériences, modélisation et maquettes didactiques à l’appui, ils visualiseront les chemins empruntés par les rayons lumineux qui pénètrent dans une goutte d’eau. Des angles bien particuliers semblent alors émerger, des angles magiques, les véritables clés pour percer le mystère de l’arc-en-ciel 🌈 

Arc-en-ciel : mystère et boule de gomme !

Cela dit, comprendre l‘arc-en-ciel nécessite d’envisager l’interaction de la lumière non pas avec une seule goutte, mais bien avec des millions de gouttes d’eau 💦 ! Il faut alors trouver un outil adapté pour relever le défi… Et ça marche ! L’origine de la forme en arc devient alors évidente, tout comme l’effet de la hauteur du Soleil sur l’horizon. 

Mais voilà qu’une nouvelle difficulté pointe le bout du nez. Comment expliquer en effet l’origine de ces étranges arcs surnuméraires qui apparaissent parfois à l’intérieur de l’arc principal ? Le modèle de l’optique géométrique atteint ici ses limites. 

Parmi les expériences réalisées, citons celle d’un arc-en-ciel obtenu sans pluie et sans soleil. Mieux, en utilisant leurs téléphones, les élèves expérimenteront d’étranges arcs-en-ciel flottants. Ils découvriront également les cousins des arcs-en-ciel, les parhélies, connus aussi sous le nom de chiens du Soleil. 🐶☀️

Enfin, les participants tenteront de vérifier si un trésor est réellement enfoui au pied de l’arc-en-ciel. 

À moins que le véritable trésor, ce ne soit, in fine, l’arc-en-ciel lui-même ? 

Infos pratiques

• Activité payante pour les élèves de 4, 5, 6^e secondaire
• Groupe entre 11 et 25 personnes