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ARC-en-ciel

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À l'origine apparaissant en volume V22, page 863 de l'encyclopédie 1911 Britannica.
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See also:

ARC-en-See also:ciel , autrefois connu See also:sous See also:le nom d'See also:iris, See also:les anneaux colorés vus dans les cieux quand la lumière du See also:soleil ou de la See also:lune brille sur la See also:pluie en chute; sur une plus petite échelle ils peuvent être observés quand le soleil See also:tombe sur le See also:jet d'une chute d'See also:eau ou d'une See also:fontaine. Les arcs assument la See also:forme d'arcs circulaires concentriques, ayant leur centre See also:commun sur la See also:ligne joignant l'See also:oeil de l'observateur au soleil. D'une façon générale seulement un arc est clairement vu; ceci est connu comme arc-en-ciel primaire; il a un See also:rayon angulaire environ de 410, et See also:montre un affichage See also:fin See also:des See also:couleurs du spectre, étant rouge sur le extérieur et la violette sur l'intérieur. Parfois on observe un arc See also:externe, l'arc-en-ciel secondaire,; c'est beaucoup plus faible que l'arc primaire, et il montre le même See also:jeu de couleurs, avec la distinction importante que l'See also:ordre est renversé, d'être rouge intérieur et de l'extérieur See also:violet. Son rayon angulaire est au sujet de 57°. Il doit également être noté que l'See also:espace entre les deux arcs soit considérablement plus foncé que le See also:reste du ciel. En plus de See also:ces dispositifs en avant, il y doit parfois être vu un See also:certain nombre de bandes colorées, situées ou près derrière les sommets des arcs, près du See also:bord intérieur du bord primaire et externe de l'arc secondaire; ceux-ci sont connus comme See also:faux, supernumerary ou complémentaires arcs-en-ciel. La formation de l'arc-en-ciel dans les cieux après ou pendant une douche doit avoir attiré l'See also:attention de l'See also:homme dans l'antiquité à distance. Les références les plus tôt doivent être trouvées dans les See also:divers See also:comptes du déluge. Dans le récit biblique (générateur ix 12-17) l'arc est présenté comme signe de l'See also:engagement entre Dieu et l'homme, une figure sans parallèle dans les autres comptes. Parmi les diverses spéculations de Grecs et de See also:Romans quant à la cause de l'arc ont été livrés dedans; See also:Aristotle, dans ses météores, l'attribue incorrectement à la réflexion des rayons du soleil par la pluie; See also:Seneca a adopté la même vue. L'introduction de l'idée que le phénomène a été provoqué par la réfraction doit être assignée à Vitellio.

La même See also:

conception a été utilisée par See also:Theodoric de Vriberg, un dominicain, qui a écrit à un moment donné entre 1304 et 1311 une région a eu droit l'impressionibus de De radialibus, dans lequel il a montré comment l'arc primaire est constitué par deux réfractions et une réflexion See also:interne; c.-à-d. la lumière écrit la baisse et refracted; le rayon refracted est alors reflété sur la See also:surface opposée de la baisse, et laisse la baisse sur le même côté sur lequel elle entre, de nouveau refracted. Il est difficile de déterminer l'See also:influence que les écritures de Theodoric ont eue sur ses successeurs; ses travaux étaient apparemment inconnus jusqu'à ce qu'ils aient été découverts par See also:G. B. Venturi à Bâle, en See also:partie dans la bibliothèque de See also:ville et en partie dans la bibliothèque de la monastère dominicaine. Un exposé complet, ainsi que d'autres contributions tôt à la science de la lumière, est donné dans le del Ottica (See also:Bologna, 1814) de de la Teoria de storia de La de sopra de Commentari du venturi. See also:John See also:Fleischer (parfois inexactement appelé Fletcher), de See also:Breslau, a proposé la même vue dans une See also:brochure, un doctrina Aristotelis de De iridibus et un Vitellonis (1574); la même explication a été donnée par Franciscus Maurolycus dans son Photismi de lumine et See also:ombre (1575)• le plus valable tout des contributions plus tôt à l'explication scientifique des arcs-en-ciel est assurément un traité par Marco See also:Antonio de See also:Dominis (1566-1624), See also:archbishop de Spalatro. Ce travail, visas et lucis de De radiis dans des perspectivis de vitris et iride, édité à See also:Venise en 1611 par J. See also:Bartolus, bien qu'écrit environ vingt ans avant, contient un See also:chapitre intitulé "explicatur de generatio de tota d'iridis de See also:Vera," dans ce qu'il est montré comment l'arc primaire est constitué par deux réfractions et une réflexion, et l'arc secondaire par deux réfractions et deux réflexions. See also:Descartes a renforcé ces See also:vues, par des expériences et des investigations géométriques, dans ses météores (See also:Leyde, 1637). Il a utilisé la See also:loi de la réfraction (découverte par W. Snellius) pour calculer les rayons des arcs, et ses angles théoriques étaient en See also:accord avec ceux observés. Ses méthodes, cependant, n'étaient pas exemptes des prétentions expérimentales, et ont été considérablement améliorées par See also:Edmund See also:Halley (Phil. trans., 1700, 714). Descartes, cependant, n'a pu avancer aucune explication satisfaisante des affichages chromatiques; ceci a été effectué par See also:monsieur See also:Isaac See also:Newton, qui, ayant expliqué comment la lumière See also:blanche se compose de rayons possédant tous les degrés de refrangibility, a été See also:permis de démontrer que l'ordre des couleurs était dans l'See also:entente parfaite avec les conditions de la théorie (voir l'Opticks de newton, la partie 2, appui See also:vertical du See also:livre i..

9). La théorie géométrique, qui a formé la See also:

base des investigations sur Descartes et newton, n'a eu les moyens aucune explication des arcs supernumerary, et environ un siècle s'est écoulée avant qu'une explication ait été reçue. Ceci a été donné par See also:Thomas Young, qui, dans la conférence de Bakerian fournie devant la société royale sur le 24ème See also:novembre 1803, s'est appliqué son principe de l'interférence de la lumière à ce phénomène. Sa pas complètement explication satisfaisante a été mathématiquement examinée en 1835 par See also:Richard Potter (Camb. Phil. Trans., 1838, 6, 141), qui, tout en améliorant la théorie, laissée une See also:solution plus complète à faire en 1838 par monsieur See also:George Biddell Airy (Camb. Phil. Trans., 1838, 6, 379)• la théorie géométrique exige d'abord une considération du See also:chemin d'un rayon de lumière tombant sur une sphère transparente. Du See also:total (la quantité de See also:lea- de lumière tombant sur une telle sphère, partie est réfléchie ou métrique est dispersé sur la surface d'incident, rendant ainsi la baisse m évidente, alors qu'une pièce écrira la baisse. Emprisonnement de notre t: attention d'ory. à un rayon entrant dans un See also:avion See also:principal, nous déterminerons sa déviation, c.-à-d. l'See also:angle entre ses directions d'incidence et d'apparition, après un, deux, des réflexions trois ou plus internes. Laissez l'See also:ea être un incident sous un angle i de raie (fig.

1); laissez l'cAnnonce être le rayon refracted, et le r l'angle de la réfraction. Alors la déviation éprouvée par le raie à A est IRE. Si le rayon souffre une réflexion interne à D, alors on le See also:

voit aisément que, si le DB soit le chemin du rayon reflété, l'angle See also:ADB égale 27, c.-à-d. la déviation du rayon à D est 7r-2r. À B, où les mêmes qu'à A, à savoir IR. Toute la déviation du rayon est par conséquent donnée par D=2(ir)+7r2r. De même il peut montrer que chaque réflexion interne présente une déviation supplémentaire de, r2r; par conséquent, si le rayon soit reflété des See also:temps de n, toute la déviation sera D=2(ir)+n(~r2r). La déviation est ainsi vue pour changer avec l'angle d'incidence; et en considérant un ensemble de rayons parallèles passant par le même See also:plan principal de la sphère et de l'incident à tous les angles, il peut aisément montrer que plus de rayons passeront à proximité de la position de la déviation minimum que dans n'importe quelle autre position (voir la RÉFRACTION). La baisse par conséquent plus intensément sera élucidée quand vu le See also:long de ces directions de déviation minimum, et puisque c'est ces rayons par lesquels nous sommes principalement concernés, nous procéderons à la détermination de ces directions. Depuis les angles d'incidence et la réfraction sont reliés par, le péché i de relation = le péché r de µ (Law) de See also:Snell, µ étant l'See also:indice de réfraction du See also:milieu, puis du problème peut être énoncé comme suit: pour déterminer la valeur de l'angle i qui fait D = 2(ir)+n(7r2r) un maximum ou un minimum, dans lequel I et sont reliés par le péché r d'i=µ de péché de relation, µ étant une See also:constante. En appliquant la méthode de calcul différentiel, nous obtenons See also:cos i=~{(µÌ)/(n2+2n)) comme la valeur priée; il peut aisément montrer géométriquement ou analytiquement que c'était un minimum. Pour l'angle i à être vrai, cos je dois être une fraction, qui est n2+2n&See also:amp;gt;A21, ou (n+I)2>i2. puisque l'ofµ de valeur pour l'eau est au sujet de t, il suit que n doit être au moins unité pour qu'un arc-en-ciel soit formé; il n'y a évidemment aucune See also:limite théorique à la valeur de n, et par conséquent les arcs-en-ciel des ordres plus supérieurs sont possibles. Jusqu'ici nous avons seulement considéré des rayons de lumière homogène, et il reste pour étudier comment des lumières des refrangibilities variables seront transmises.

Phoenix-squares

Il peut être montré, par les méthodes de calcul différentiel ou géométriquement, que la déviation augmente avec l'indice de réfraction, l'angle d'incidence la constante restante. La prise de l'indice de réfraction de l'eau pour le rouge rayonne comme W, et pour les rayons violets comme g?, nous pouvons calculer les valeurs suivantes pour les déviations minimum correspondant à certaines valeurs assignées de n. Rouge. Violet. I 7r 42°.1 7r 40°.22 2 27r129°•2 27r125°•4~8p 3 37r231°•4 31r -227°.08 4 47r317°•07 47r310°.07 à ce See also:

point nous avons seulement considéré des rayons passant par une See also:section principale de la baisse; en nature, cependant, les raies empiètent à chaque point des revêtements extérieurs le soleil. Il peut dont aisément déduire que les directions de la déviation minimum pour un See also:crayon des rayons parallèles se trouvent sur la surface des cônes, les angles semi-verticaux sont égaux aux valeurs données dans la table ci-dessus. Ainsi, les rayons souffrant une réflexion interne se trouveront tout en dessous d'un cône environ de 42°; dans See also:cette direction l'See also:illumination sera la plus intense; dans le cône l'illumination sera plus faible, alors que, sans elle, aucune lumière ne sera transmise à l'oeil. Fig. 2 représente des sections de la baisse et des cônes contenant les rayons de déviation de minimum après que 2, 3 et 4 les réflexions de I,; l'ordre des couleurs est montré par les lettres R (rouge) et V (violet). Il est évident, donc, que toutes les baisses transmettant la lumière intense après qu'une réflexion interne à l'oeil se trouve sur les surfaces des cônes ayant l'oeil pour leur See also:sommet commun, la ligne joignant l'oeil au soleil pour leur See also:axe, et leurs angles semi-verticaux égaux environ à 41° pour les rayons de violette et le 43° pour les rayons rouges. L'observateur verra, donc, une See also:bande colorée, au sujet de 2° dans la largeur, et a coloré la violette extérieur intérieur et rouge. Dans la bande, l'illumination Fro.

2 sera faible; en dehors de la bande il y See also:

aura obscurcir perceptible jusqu'à ce que le deuxième arc hérite la vue. De même, baisses transmettant des rayons après que deux réflexions internes soient situées sur les cônes covertical et coaxiaux, desquels les angles semi-verticaux sont 51° pour les rayons et le 54° rouges pour la violette. En dehors du cône de 5¢r il y aura illumination faible; dans elle, aucun rayon secondaire ne sera transmis à l'oeil. Nous voyons ainsi que l'ordre de couleurs dans l'arc secondaire est l'See also:inverse de See also:cela dans le primaire; le secondaire est See also:demi comme large encore (3°), et est beaucoup plus faible, dû au chemin plus long du rayon dans la baisse, et à la See also:dispersion accrue. De même, les ordres de tiers, quatrième et plus supérieur des arcs peuvent être étudiés. Les troisième et quatrièmes arcs sont situés entre l'observateur et le soleil, et par conséquent, être regardé, l'observateur doit faire face au soleil. Mais l'illumination de l'arc est ainsi affaibli par les réflexions répétées, et la lumière du soleil est généralement si lumineuse, que ces arcs sont rarement, si jamais, observé exceptez en arcs-en-ciel artificiels. Les mêmes remarques s'appliquent au cinquième arc, qui diffère du troisième et quatrième en étant situé dans la même partie du ciel que les arcs primaires et secondaires, étant juste au-dessus du secondaire. La bande de See also:couleur la plus remarquable des principaux arcs est le rouge; les autres couleurs ombrageant au loin dans une une autre, généralement avec le flou considérable. C'est dû à la superposition d'un See also:grand nombre de spectres, parce que le soleil a un diamètre apparent appréciable, et chaque point sur sa surface provoque un spectre individuel. Ceci qui recouvre peut devenir si prononcé quant au produit par arc-en-ciel en lequel la couleur est pratiquement absente; c'est particulièrement ainsi quand un See also:nuage mince intervient entre le soleil et la pluie, aux lesquels a l'effet d'augmenter le diamètre apparent du soleil autant qu'2° ou 3°. Ce phénomène est connu en tant que "l'arc-en-ciel See also:blanc" ou l'"See also:anneau ou See also:cercle d'Ulloa," après Antonio de Ulloa. Nous avons maintenant pour considérer les prétendus faux arcs qui sont parfois vus au bord intérieur du primaire et au bord externe de l'arc secondaire.

Le bidon géométrique de théorie physkal n'ont les moyens aucune explication de ces bandes colorées, et on lui a montré théorie que le phénomène complet de l'arc-en-ciel doit être cherché pour dans les conceptions de la théorie de See also:

vague de lumière. Ceci a été suggéré la première fois par Thomas Young, qui a prouvé que les rayons produisant les arcs se sont composés de deux systèmes, qui, bien qu'émergeant dans des directions parallèles, différents chemins traversés dans la baisse. L'interférence destructive entre ces rayons superposés donc se produira, et, au See also:lieu d'une illumination maximum continue dans la direction de la déviation minimum, nous devrions compter trouver des alternances d'éclat et d'obscurité. Les investigations postérieures sur le See also:potier de Richard et particulièrement sur monsieur George Biddell Airy ont prouvé l'exactitude de l'idée de Young. La discussion mathématique de bien aéré prouvé que l'arc-en-ciel primaire n'est pas situé directement sur la ligne de la déviation minimum, mais à une valeur légèrement plus grande; ceci signifie que le véritable rayon angulaire de l'arc est moins que cela dérivé de la théorie géométrique. De la même manière, il a prouvé que l'arc secondaire a un plus grand rayon que cela précédemment assigné à lui. Les faux arcs qu'il a montré pour se composer d'une série de bandes foncées et lumineuses, dont les distances des principaux arcs changent avec les diamètres des gouttes de pluie. Plus les baisses sont See also:petites, plus la distance est grande; par conséquent c'est que les faux arcs généralement sont seulement observés près des sommets des arcs, où les baisses sont plus petites qu'à n'importe quelle See also:basse See also:altitude. Dans la See also:recherche bien aérée, et dans les prolongements par Boitel, J. Larmor, E. Mascart et L. Lorentz, la source de lumière a été considérée comme un point. En nature, cependant, ceci n'est pas réalisé, parce que le soleil a un diamètre appréciable.

Des calculs prenant ceci en considération ont été effectués par J. Pernter (repaire de See also:

fibre de Neues Regenbogen, See also:Vienne, 1888) et par K. Aichi et T. Tanakadate (See also:Jour. College du Science, See also:Tokyo, 1906, See also:vol. xxi See also:art. 3). La See also:confirmation expérimentale des résultats théoriques bien aérés a été eue les moyens en 1842 par William Hallows See also:Miller (Camb. Phil. Trans. vii. 277). Un crayon See also:horizontal de lumière du soleil a été admis par une fente verticale, et automne alors accordé de comité technique sur une See also:colonne de l'eau fournie par un See also:gicleur environ - de nième de See also:pouce de diamètre. Des arcs primaires, secondaires et faux ont été formés, et leurs rayons ont mesuré; une comparaison de ces observations a montré l'accord avec des valeurs analytiques bien aérées.

Pulfrich (See also:

annonce de Wied., 1888, 33, 194) a obtenu les résultats semblables en utilisant les tiges de See also:verre cylindrique au lieu de la colonne de l'eau. Selon une conséquence générale de réflexion et de réfraction, on le voit aisément que la lumière de l'arc-en-ciel est partiellement polarisée, un fait d'abord observé en 1811 par See also:Jean See also:Baptiste See also:Biot (voir la See also:POLARISATION). Arcs-en-ciel lunaires. La lune peut produire des arcs-en-ciel de la même manière comme soleil. Les couleurs sont beaucoup plus faibles, et selon Aristotle, qui prétend être le See also:premier observateur de ce phénomène, les arcs lunaires sont seulement vus quand la lune est pleine. L'arc-en-ciel See also:marin est le nom donné aux affichages chromatiques constitués par les rayons du soleil tombant sur le jet élaboré par le See also:vent jouant sur la surface d'une See also:mer agitée. On observe parfois des arcs-en-ciel d'intersection. Ils sont constitués par les rayons parallèles de la lumière émanant de deux See also:sources, as, par exemple, le soleil et son See also:image dans une See also:feuille de l'eau, qui est située entre l'observateur et le soleil.

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