Une source de lumière étendue dans un prisme

Une source de lumière étendue ne produit pas un arc-en-ciel

Revenons à l'explication de l'arc-en-ciel que nous avons vu jusqu'à présent. Il reste un point qui n'a pas été abordé : le soleil n'envoie pas qu'un seul rayon de lumière sur terre, et toutes les démonstrations précédentes ont été faites pour un seul rayon ! Que se passe-t-il lorsque la source de lumière est étendue, c'est à dire quand les rayons lumineux n'arrivent pas tous au même endroit ?

Tentons l'expérience avec un prisme. On retrouve ci-dessous la simulation du prisme avec plusieurs couleurs, mais vous avez cette fois la possibilité de rajouter des rayons incidents. Bougez le curseur pour voir ce qui se passe.

Rajouter des rayons

Comme vous pouvez facilement le constater, à cause du décalage des différents rayons les uns par rapport aux autres, des couleurs différentes se retrouvent au même endroit. L'œil moyenne ces couleurs en une seule, ce qui brouille alors notre vision du spectre. Dans la simulation ci-dessous, le curseur permet de faire varier l'étendue de la source de lumière, d'un fin pinceau lumineux assimilable à un seul rayon, jusqu'à une source de lumière très étendue, comme le soleil.

fin pinceau de lumière source étendue

Quand la source s'étend, on voit que l'image obtenue est donc identique à la source, c'est à dire blanche. Il n'y a que sur les bords qu'on peut voir quelques couleurs, mais dans le cas d'une source de lumière vraiment grande, comme le soleil, ça passerait complètement inaperçu. Mais alors, comment peut-on observer des arcs-en-ciel ?

Avant de répondre à cette question, vérifions par une petite expérience tout ce que nous venons de voir. C'est une expérience que vous pourrez facilement réaliser avec des objets que vous trouverez chez vous.