Arcs-en-ciel : partie 2, les trajets de la lumière dans les gouttes d'eau

C'est un prétexte à utiliser PStricks pour dessiner le trajet de la lumière dans les gouttes d'eau en illustrant le principe de formation des arc-en-ciel primaire et secondaire et des arcs surnuméraires.
Quelques explications sont données dans le document contenant les dessins. Pour des explications plus complètes on se référera aux articles de Robert Chalot dans le bulletin de l'Union des Physiciens :
http://www.udppc.asso.fr/bupdoc/consultation/article-bup.php?ID_fiche=2062
au livre de Bernard Maitte : Histoire de l'arc-en-ciel aux éditions de SEUIL
et au chapitre La théorie de l'arc-en-ciel du livre Les phénomènes naturels de la  bibliothèque Pour la Science des éditions Belin.

 

Trajet d’un rayon lumineux (monochromatique) traversant la goutte d’eau,
qui participe à l’arc-en-ciel primaire.

 

Faisceau de rayons parallèles de même couleur

, 

Seuls les rayons incidents qui frappent la goutte dans son hémisphère supérieure
parviendront à l’œil de l’observateur terrestre, après une réflexion, on refait le dessin en se limitant aux rayons incidents supérieurs.

Cheminement et dispersion d’un rayon de lumière blanche.

Pour observer l’arc-en-ciel secondaire, il faut envisager les rayons qui frappent l’hémisphère inférieur de la goutte d’eau et qui après deux réflexions successives repartent vers le bas, vers les observateurs éventuels.

 

Rôle des gouttes d’eau dans la vision des deux arcs

 

Formation des arcs surnuméraires

Les fichiers dans : arcs-en-ciel