Vous vous souvenez, dans un des compléments de la vidéo Pourquoi les arcs-en-ciel sont-ils incurvés, nous avons remarqué que l'angle de retour d'un rayon passait par un maximum. Et si vous avez oublié, ce n'est pas grave, vous pouvez le revérifier ci-dessous, en utilisant le curseur pour modifier la position du rayon d'entrée.
Pour mieux visualiser ce maximum, traçons tous les rayons en même temps. Dans la simulation ci-dessous, vous pouvez choisir la ou les couleurs que vous voulez tracer. Pour simplifier l'affichage, seuls les rayons réfléchis vers le bas sont tracés, c'est à dire les rayons frappants la moitié supérieure de la goutte d'eau.
| 420 nm | 466 nm | 512 nm | 558 nm | 604 nm | 650 nm |
On constate que non seulement il y a un angle maximum différent pour chaque couleur, mais en plus, cet angle correspond à une accumulation de rayons. En d'autres termes, il y a beaucoup plus de rayons incidents qui finissent à proximité de cet angle maximum que partout ailleurs. Cette particularité géométrique s'appelle une caustique. La courbe de gauche montre que cette accumulation crée un pic environ 10 fois plus important que le fond de la lumière réfléchie au dessus de ce pic. Au dessus de ces pics, toutes les couleurs ont à peu près la même intensité, et on va donc trouver du blanc. Au contraire, au dessous des pics, aucun rayon n'est réfléchi, et on trouve donc du noir.
Cliquez ici pour afficher le résultat obtenu avec un spectre complet.
Enfin, il faut se souvenir qu'on n'a représenté ci-dessus que la moitié des rayons réfléchis par la goutte d'eau, et de plus uniquement ceux situés dans un même plan. Le résultat complet serait donc un cercle complet.
Cliquez ici pour voir à quoi ressemble ce cercle.