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L'apparition d’un arc-en-ciel
P.289

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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE


2
L'apparition d’un arc-en-ciel





Lorsqu’il pleut et qu’on se positionne dans la bonne direction, il est possible d’apercevoir un arc-en-ciel. C’est aussi le cas quand on regarde une lumière blanche traversant un diamant.

➜ Quel phénomène permet d’expliquer l’apparition d’un arc-en-ciel ?


Par intuition

La lumière blanche est-elle composée d’une seule ou de plusieurs radiations ?


Doc. 1
L’expérience d’Isaac Newton

’L’expérience d’Isaac Newton


Le physicien anglais Isaac Newton (1643-1727) a mené en 1666 une expérience sur la lumière du Soleil qui allait révolutionner la conception de l’optique que l’on avait à l’époque. Pour cela, il a réalisé une petite ouverture dans son volet afin qu’un fin faisceau lumineux pénètre dans la pièce. Il a alors placé un prisme de verre sur le trajet de la lumière. Il a constaté que la lumière était déviée par le prisme et qu’elle formait sur un écran un dégradé de couleurs allant du rouge au violet, appelé spectre.

Pour approfondir son étude, il a utilisé un deuxième prisme éclairé seulement par la partie bleue du spectre et a alors remarqué que cette lumière était aussi déviée sans que sa couleur soit affectée.

Doc. 2
Matériel à disposition

  • Un générateur de tension continue ;
  • Une lampe à incandescence ;
  • Une lentille convergente ;
  • Une fente ;
  • Un prisme ;
  • Un écran ;
  • Une lampe à vapeur de mercure ;
  • Un spectroscope.

Doc. 3
Dispersion de la lumière blanche par un prisme

Dispersion de la lumière blanche par un prisme

Doc. 4
Évolution de l'indice de réfraction du verre

L’indice optique du verre dépend de la longueur d’onde de la radiation qui le traverse : le verre est un milieu dit dispersif. Pour une radiation rouge, par exemple, l'indice de nrouge=n_{\text {rouge}}= 1,510 et pour une radiation bleue nbleu=n_{\text {bleu}}= 1,520.

Compétences

ANA : Élaborer un protocole

REA : Respecter les règles de sécurité

Questions

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1. Doc. 1 Identifier les deux effets du prisme sur la lumière blanche du Soleil.


2. Doc. 1 et 2 Associer les éléments de la liste de matériel aux éléments utilisés en 1666 par Newton. Y a-t-il des précautions particulières à prendre au niveau de la sécurité ?


3. Réaliser l’expérience de Newton avec le matériel du doc. 2. Observe-t-on les mêmes résultats ?


4. Lorsque la lumière blanche traverse un prisme, quelle est la couleur de la radiation la plus déviée ? La moins déviée ? Comparer vos observations avec le doc. 4.


5. Une lumière colorée est-elle toujours composée d’une seule couleur ?
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Synthèse de l'activité

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Quel phénomène permet d’expliquer la déviation de la lumière par le prisme ?


Lors de la formation d’un arc-en-ciel, quel élément joue un rôle de prisme ?
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