Quel est l'ordre des couleurs de l'arc-en-ciel, et pourquoi ?

Demandé à l'oral, l'ordre des couleurs de l'arc-en-ciel se mélange presque toujours entre indigo et bleu, et la question qui suit reste sans réponse : pourquoi le rouge est-il toujours à l'extérieur de l'arc, jamais à l'intérieur ? La réponse ne tient pas dans une comptine apprise par cœur, mais dans un angle précis, mesurable en degrés, et dans une longueur d'onde qui décroît régulièrement du rouge au violet.

Quel est l'ordre exact des couleurs, du rouge au violet ?

Nous retrouvons toujours les couleurs de l'arc-en-ciel dans le même ordre, de l'extérieur vers l'intérieur de l'arc : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet. Cet ordre n'a rien d'arbitraire.

Le rouge occupe toujours la bande extérieure, car il est le moins dévié par la goutte de pluie ; le violet, le plus dévié, se loge à l'intérieur. Ce découpage en sept bandes remonte à Isaac Newton. Nous détaillons plus loin pourquoi ce chiffre sept n'a rien d'une nécessité physique.

Comment une goutte de pluie fabrique-t-elle l'arc-en-ciel ?

Trois étapes optiques se succèdent dans chaque goutte de pluie. La lumière du Soleil y entre d'abord : elle change de direction, c'est la réfraction. Elle heurte ensuite la paroi interne, à l'arrière de la goutte, et y rebondit presque intégralement : c'est la réflexion interne. Enfin, en ressortant de la goutte, la lumière est réfractée une seconde fois, et c'est cette dernière étape qui sépare les couleurs selon leur longueur d'onde : la dispersion.

Cette dispersion se produit à un angle précis. Cet angle fixe explique pourquoi l'arc-en-ciel apparaît toujours face à l'observateur qui tourne le dos au Soleil : seules les gouttes situées sur ce cône précis renvoient la lumière dispersée jusqu'à nos yeux.

À retenir :

• La réfraction dévie la lumière en entrant dans la goutte.
• La réflexion interne la renvoie vers l'observateur.
• La dispersion sépare les couleurs selon leur longueur d'onde.

Pourquoi voit-on parfois un second arc, aux couleurs inversées ?

Un second arc apparaît lorsque la lumière subit, à l'intérieur de la goutte, deux réflexions internes au lieu d'une seule. Chaque réflexion supplémentaire renvoie la lumière selon un angle différent, ce qui inverse l'ordre des couleurs observé depuis le sol : le violet se retrouve à l'extérieur de l'arc secondaire, le rouge à l'intérieur, soit l'exact opposé de l'arc principal.

Cette double réflexion a un coût. À chaque rebond, une partie de la lumière s'échappe de la goutte au lieu d'être renvoyée vers l'observateur. L'arc secondaire, plus large que le premier, apparaît donc nettement plus pâle.

Piège fréquent : nous entendons souvent dire que le second arc n'est qu'un reflet flou du premier. C'est inexact. Il provient d'une réflexion interne supplémentaire, bien distincte, et affiche un ordre de couleurs réellement inversé, pas simplement plus diffus.

Pourquoi parle-t-on de sept couleurs, alors que le spectre est continu ?

Ce choix relève davantage de la culture que de la physique : rien, dans la lumière elle-même, n'impose une limite nette entre le bleu et l'indigo, ou entre le jaune et l'orange.

D'autres classifications s'en tiennent à six couleurs de base, en fusionnant le bleu et l'indigo, considéré comme la bande la plus difficile à distinguer à l'œil nu. Aucune de ces découpes n'est plus « vraie » qu'une autre.

Le spectre visible est en réalité un dégradé continu, sans frontière physique entre les teintes. Nous pourrions y tracer autant de bandes que nous le souhaitons, de trois à plusieurs dizaines : le nombre sept que nous enseignons aux élèves depuis Newton est une convention héritée, transmise par habitude pédagogique, pas une donnée mesurée dans la lumière.

On vous répond

Quelle est la signification des couleurs de l'arc-en-ciel ?

Physiquement, chaque couleur correspond à une longueur d'onde précise, sans signification en soi. Symboliquement, l'arc-en-ciel a aussi été repris par le drapeau LGBT, créé en 1978 à San Francisco, dont les couleurs ont évolué en 2017 puis en 2021.

Quelle est la règle des trois couleurs primaires ?

En synthèse additive de la lumière, trois couleurs primaires, le rouge, le vert et le bleu, suffisent à recomposer toutes les teintes visibles en les combinant à des intensités variables, jusqu'au blanc lorsqu'elles s'additionnent à pleine intensité.

Quelles sont les sept couleurs de l'arc-en-ciel, dans l'ordre ?

De l'extérieur vers l'intérieur de l'arc : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet. Cet ordre suit des longueurs d'onde décroissantes, le rouge étant le moins dévié par la goutte de pluie et le violet le plus dévié.

Quel moyen mnémotechnique permet de retenir l'ordre des couleurs de l'arc-en-ciel ?

Une phrase classique reprend l'initiale de chaque couleur : « Robert Offre Justement Vingt Beaux Iris Violets », pour Rouge, Orange, Jaune, Vert, Bleu, Indigo, Violet, dans l'ordre exact de l'arc.

Retenir l'ordre des couleurs de l'arc-en-ciel devient simple une fois relié à la physique : rouge à l'extérieur, violet à l'intérieur, parce que la lumière rouge est la moins déviée dans la goutte.

Questions fréquentes