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L'univers dans tous ses états
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L'arc-en-ciel | |||||||||||||||||||||||||||||||
Qu'est-ce que l'arc-en-ciel ? | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| L'arc-en-ciel est un phénomène lumineux naturel qui nous transmet le spectre En physique, le spectre est l'ensemble du rayonnement émis par une source, représentant les radiations en fonction de leur longueur d'onde. Par exemple, le spectre solaire est composé de l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel, le spectre d'une source sonore est l'ensemble des fluctuations sonores émises. Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en terme de fréquences associées. de la lumière, par réflexion dans des gouttelettes d'eau en suspension dans l'air, comme des nuages par exemple. Cet arc nous apparaît comme une composition de couleurs, dont le rouge est à l'extérieur de l'arc et le violet à l'intérieur, entre ces deux couleurs se trouvent, le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu et le violet. L'ensemble des gouttes éclairées par le soleil apparaissent colorées à un observateur qui se situe dans un angle « soleil-goutte-œil » d'environ 42°. Plus le soleil est bas sur l'horizon, plus l'arc monte dans le ciel et inversement. Lorsque le soleil passe au dessus des 41° par rapport à l'horizon, l'arc-en-ciel n'est plus visible, ce qui explique pourquoi les arcs-en-ciel ne sont visibles que le matin ou le soir, par un observateur qui se situe au niveau de la mer. | Quelques fois, lorsque l'arc-en-ciel est très lumineux, on observe un arc secondaire beaucoup plus pâle. Cet arc secondaire qui se situe à l'extérieur de l'arc-en-ciel, est le résultat d'une double réflexion à l'intérieur des gouttes d'eau. Cette double réflexion provoque un renversement des couleurs.
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Le spectre électromagnétique | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Pour comprendre ce phénomène lumineux qu'est l'arc-en-ciel, il faut le représenter dans l'ensemble du spectre électromagnétique dans lequel il se situe. Le spectre électromagnétique comprend toutes les plages d'ondes Une onde est un phénomène physique qui se propage à la surface de l’eau, dans l’air ou dans le vide. L'onde électromagnétique est une perturbation du champ électromagnétique qui nous entoure. Cette perturbation se déplace sans se déformer et sans emporter de matière. On se sert des ondes pour transporter des informations à distance, sa vitesse maximale de propagation est de 299 792 458 m/s. électromagnétiques, de la plus basse à la plus haute fréquence. Il s'étale des rayons gamma aux ondes de basses fréquences en passant par les rayons X, les rayons ultraviolets, la lumière visible, les rayons infrarouges, les microondes et les ondes radios. Alors que l'œil humain n'utilise qu'une petite plage de ce spectre, les hommes ont intelligemment utilisé toutes ses plages pour développer leurs technologies, le nucléaire, la radioscopie, les télécommunications, l'observation satellite, les radios FM, la télévision, ... La lumière visible n'est qu'une petite plage de vibrations électromagnétiques que l'on trouve dans le spectre électromagnétique (voir image ci-contre). Les différentes fenêtres du spectre électromagnétique se caractérisent par une longueur d'ondes, mais aussi par une plage de fréquences bien définies. La fréquence est le nombre d'oscillations électromagnétiques qui passent par un point donné en une seconde. Elle s'exprime avec l'unité de fréquence qui est le hertz. Plus la longueur d'onde est courte, plus la fréquence est élevée et donc dangereuse pour la santé. La fréquence est donc inversement proportionnelle à la longueur d'onde. Ces ondes électromagnétiques, dont le vecteur est le photon, filent à la vitesse de 299 792 458 m/s, on retiendra, 300 000 km/s. nota : à cette vitesse, un rayon lumineux, émis par le Soleil, met environ 8 minutes pour parvenir sur Terre. | Contrairement aux ondes sonores, qui ont besoin d'un support matériel pour se propager (air, eau ou la matière en général), les ondes électromagnétiques voyagent mieux dans le vide car elles sont atténuées ou déviées par les obstacles, selon leur longueur d'onde et la nature du matériau rencontré. L’homme et toute la nature sont exposés aux rayonnements depuis toujours. Les rayonnements solaires, exposent l'homme à la lumière visible provenant du Soleil, mais aussi aux rayonnements invisibles, rayonnements ultraviolets et infrarouges. Ces rayonnements sont des ondes électromagnétiques comme le sont aussi les ondes radios, les rayons X et les rayons gamma. Ce sont les éléments radioactifs présents dans notre environnement, qui émettent, lors de leurs désintégrations nucléaire, des rayonnements gamma (γ). Ces rayons gamma sont des photons de haute énergie à très courte longueur d'onde et donc dangereux.
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| Le monde de la couleur | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Les couleurs sont d'abord une perception humaine de la lumière qui est elle même une onde électromagnétique. Cette perception est directement liée à notre système optique, que sont nos yeux. |
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Le spectre lumineux des couleurs | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Une couleur est donc la perception de l'œil humain d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses. Le spectre lumineux est une petite fenêtre du spectre électromagnétique, qui va de la longueur d'onde de 400 nanomètres à la longueur d'onde de 780 nanomètres. C'est dans cette zone que nos yeux captent les informations lumineuses. Les cônes sont des cellules réceptrices situées au fond de l'œil, qui transforment le signal électromagnétique de la lumière en signal électrique permettant la vision diurne. | La vision nocturne est assurée par les bâtonnets qui permettent la vision scotopique, c'est à dire dans un environnement à faible luminosité. Les bâtonnets ne perçoivent pas les couleurs et donc l'image obtenue est en noir et blanc, nuancée de gris.
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Images reposantes d'arcs-en-ciel | |||||||||||||||||||||||||||||||
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Sujets connexes |
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on peut remarquer sur cette photo personnelle, un arc secondaire beaucoup plus pâle, dont les couleurs sont inversées.
mélange de couleurs primaires par addition. 
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L'univers dans tous ses états
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| Astronomie - 23 Février 2009 |
