1. Un arc-en-ciel, c’est quoi exactement ?
Un arc-en-ciel, c’est :
un phénomène optique produit par la lumière du Soleil
qui est déviée, réfléchie et décomposée par des gouttes d’eau en suspension dans l’air.
Autrement dit :
le Soleil fournit une lumière blanche,
les gouttes d’eau jouent le rôle de mini-prismes,
et ton œil reçoit cette lumière transformée en spectre de couleurs.
Les couleurs principales qu’on distingue généralement sont :
rouge
orangé
jaune
vert
bleu
indigo
violet
En réalité, il y a une transition continue de couleurs, mais notre œil “découpe” cette continuité en quelques bandes.
2. Les trois grandes étapes dans chaque goutte : réfraction, réflexion, dispersion
Pour comprendre la formation d’un arc-en-ciel, il faut voir ce qui arrive à un rayon de lumière dans une goutte de pluie.
2.1 Réfraction : la lumière change de direction en entrant dans la goutte
Quand un rayon de lumière du Soleil arrive sur une goutte d’eau :
il passe de l’air (un certain milieu) à l’eau (un autre milieu),
en traversant cette interface, il est dévié : c’est la réfraction.
Tu connais peut-être ce phénomène :
un bâton plongé dans l’eau paraît “cassé” à la surface → c’est la réfraction.
2.2 Dispersion : séparation des couleurs
La “lumière blanche” du Soleil est en fait un mélange de toutes les couleurs du spectre visible.
Or, chaque couleur ne se réfracte pas exactement de la même manière :
le rouge est moins dévié,
le violet est davantage dévié.
Cette différence de déviation selon la couleur, c’est la dispersion.
Résultat : en entrant dans la goutte :
le rayon blanc se sépare en un éventail de couleurs,
comme lorsqu’il traverse un prisme en verre.
2.3 Réflexion interne : la lumière rebondit dans la goutte
Une fois à l’intérieur de la goutte :
le rayonnement coloré atteint l’autre côté de la goutte,
au lieu de ressortir tout de suite, une partie de la lumière est réfléchie en interne,
elle “rebondit” sur la face interne de la goutte (comme un miroir).
2.4 Seconde réfraction : la lumière ressort vers ton œil
Après cette réflexion interne :
la lumière se dirige vers la “face avant” de la goutte,
en ressortant, elle subit à nouveau une réfraction (elle change de milieu : eau → air),
les couleurs restent séparées, chacune suivant une direction légèrement différente.
Au final, pour une goutte donnée :
la lumière rouge ressort plutôt à un angle d’environ 42° par rapport à la direction opposée au Soleil,
la lumière violette ressort plutôt autour de 40°.
Chaque goutte envoie donc un petit faisceau de couleur dans une direction précise.
3. Pourquoi on voit un arc… et pas une tache de couleur ?
La clé, c’est la géométrie.
Pour voir un arc-en-ciel, il faut une configuration très spécifique :
Le Soleil est derrière toi.
Les gouttes de pluie sont devant toi.
Tu regardes en direction opposée au Soleil (vers la pluie).
Ton œil ne reçoit la lumière colorée que des gouttes :
qui renvoient la lumière dans la bonne direction,
c’est-à-dire à un angle précis (environ 42° pour le rouge, un peu moins pour le violet) par rapport à la ligne Soleil → toi.
Si tu traces :
un point représentant tes yeux,
une ligne allant de toi vers l’ombre de ta tête (direction opposée au Soleil),
et que tu regardes toutes les gouttes situées à un même angle par rapport à cette ligne,
tu obtiens un cône.
L’intersection de ce cône avec la “nappe” de gouttes devant toi forme… un arc.
En réalité, l’arc-en-ciel est un cercle complet.
Mais depuis le sol, on ne voit souvent que la partie au-dessus de l’horizon → un arc.
Depuis un avion, avec des gouttes en dessous, on peut parfois voir un arc-en-ciel en cercle complet.
4. Pourquoi surtout après la pluie ?
Tu peux déjà deviner la réponse :
il faut une multitude de gouttes d’eau en suspension dans l’air ;
il faut du Soleil qui éclaire ces gouttes ;
il faut que toi tu sois dans la bonne position par rapport au Soleil et aux gouttes.
Après une averse ou une pluie :
il reste souvent dans l’air plein de gouttes de pluie (pluie en train de s’éloigner, rideau de pluie encore présent au loin),
le Soleil peut réapparaître à l’arrière, entre deux nuages,
tu te retrouves alors dans la configuration idéale :
Soleil derrière toi, pluie devant → arc-en-ciel.
C’est pour ça que :
si le ciel est complètement couvert et uniforme, sans éclaircie → pas d’arc-en-ciel (le Soleil ne peut pas atteindre les gouttes avec un angle net).
si le ciel est bleu sans gouttes dans l’air → pas d’arc-en-ciel non plus.
Il faut vraiment la combinaison : Soleil + gouttes + bon angle.
Et ce n’est pas uniquement après la pluie :
tu peux voir un mini arc-en-ciel dans la vapeur d’une cascade,
dans le jet d’un arrosoir ou d’un tuyau d’arrosage au jardin,
dans les gouttelettes fines d’une fontaine.
Tant que tu as des gouttelettes dans l’air et du Soleil derrière toi, tu peux générer un arc-en-ciel.
5. Pourquoi les couleurs sont toujours dans le même ordre ?
L’ordre des couleurs (rouge à l’extérieur, violet à l’intérieur dans l’arc principal) vient du fait que :
la lumière rouge est moins déviée → elle ressort à un angle plus grand (≈ 42°),
la lumière violette est plus déviée → elle sort à un angle un peu plus petit (≈ 40°).
Donc :
pour l’arc principal, le rouge apparaît en haut / à l’extérieur,
le violet en bas / à l’intérieur,
les autres couleurs se rangent entre les deux.
6. Et le double arc-en-ciel, alors ?
Parfois, tu peux voir un second arc plus pâle au-dessus du principal. C’est un arc-en-ciel secondaire.
Il se forme quand :
la lumière subit deux réflexions internes dans la goutte (au lieu d’une seule pour l’arc principal),
elle ressort alors avec un angle différent, autour de 50–53°,
le chemin optique est plus complexe → l’arc est moins lumineux.
Particularité amusante :
dans l’arc secondaire, l’ordre des couleurs est inversé :
le rouge est à l’intérieur, le violet à l’extérieur.
Entre les deux arcs (principal et secondaire), on observe souvent une zone plus sombre : la bande d’Alexandre, liée à la manière dont les rayons sont redistribués.
7. Chaque personne voit son propre arc-en-ciel
C’est une idée qui surprend souvent :
l’arc-en-ciel que tu vois n’est pas exactement le même que celui de la personne à côté de toi.
Pourquoi ?
Parce que :
l’arc-en-ciel dépend de l’alignement entre le Soleil, les gouttes et tes yeux ;
si tu te déplaces, les gouttes qui envoient de la lumière vers tes yeux ne sont plus les mêmes ;
tu vois donc un arc formé par d’autres gouttes, même si tu as l’impression que c’est “le même”.
C’est un peu comme un mirage ou un reflet dans une vitre :
le phénomène physique est global, mais l’image que tu vois est unique à ta position.
8. En résumé
Pour répondre clairement à la question :
“Qu’est-ce qu’un arc-en-ciel et pourquoi apparaît-il après la pluie ?”
Un arc-en-ciel est un phénomène optique :
la lumière du Soleil entre dans des gouttes d’eau,
elle est réfractée (déviée),
décomposée en couleurs (dispersion),
réfléchie à l’intérieur de la goutte,
puis réfractée à nouveau en ressortant.
Chaque goutte renvoie la lumière colorée dans certaines directions précises :
autour de 42° pour le rouge,
un peu moins pour le violet.
Tu vois un arc-en-ciel lorsque :
le Soleil est derrière toi,
il éclaire des gouttes de pluie (ou de brume, de cascade…) devant toi,
et que ces gouttes renvoient la lumière vers tes yeux aux bons angles → cela forme un arc circulaire, dont tu observes généralement la partie supérieure.
Il apparaît souvent après la pluie parce que :
il reste des gouttes dans l’air,
tandis que le Soleil réapparaît à l’arrière entre les nuages.
L’ordre des couleurs (rouge à l’extérieur, violet à l’intérieur dans l’arc principal) vient du fait que chaque couleur est déviée différemment dans la goutte.
Un double arc peut apparaître lorsque la lumière subit deux réflexions internes dans les gouttes, donnant un second arc plus pâle avec les couleurs inversées.
En bref :
l’arc-en-ciel, ce n’est pas un objet posé dans le ciel, mais le résultat du chemin de la lumière dans des millions de gouttes d’eau, vu depuis ta position, au bon moment… souvent juste après que la pluie ait fini de tomber.
