B2 · Episode 7 · 4:53
What Are the Colors of the Rainbow?
This episode explains how visible light is composed of photons with different wavelengths, how wavelength determines color (from violet at ~400 nm to red at ~700 nm), and how rainbows form when sunlight disperses through water droplets—just as a prism separates white light into its spectral colors.
Source：Elzen / skeptikon.fr · License：CC BY-SA 4.0
Transcript
Bon, je voulais vous parler un peu d'arc en ciel, mais vu le temps qu'il fait,
Alright, I wanted to talk to you a bit about rainbows, but given the weather,
ça va pas forcément être évident.
it won’t necessarily be easy.
Oh ceci dit, on peut peut- être essayer ça.
Oh, by the way, we might try this instead.
Voilà, maintenant on va pouvoir entrer dans les détails.
Here we go—now we can dive into the details.
Ça, c'est ce qu'on appelle le spectre visible.
This is what we call the visible spectrum.
C'est l'ensemble des couleurs que la lumière visible peut prendre.
It’s the full range of colors that visible light can display.
Je dis lumière visible parce qu'en fait tout ça dépend aussi pas mal de nos yeux,
I say ‘visible light’ because all this depends heavily on our eyes,
et pas seulement.
and not just on light itself.
Mais commençons par le début.
But let’s start from the beginning.
De la même façon que la matière se décompose en atomes,
Just as matter is made up of atoms,
la lumière se décompose en petites particules qu'on appelle des photons.
light is made up of tiny particles called photons.
Ces photons sont caractérisés par le fait qu'ils font tous la ola,
These photons all share one feature: they’re all ‘doing the wave’,
mais pas tous à la même vitesse.
but not at the same speed.
Plus un photon a d'énergie,
The more energy a photon has,
plus sa ola va être rapide, et donc plus courte va être la distance qu'il parcourt
the faster its ‘wave’ moves—and thus the shorter the distance it travels,
entre deux sauts successifs.
between two successive peaks.
Cette distance, on l'appelle la
This distance is called the
longueur d'onde.
wavelength.
Par exemple, les rayons X sont constitués de photons qui vibrent tellement vite que
For example, X-rays consist of photons vibrating so rapidly that
la matière solide n'a pas vraiment le temps de les arrêter.
solid matter barely has time to stop them.
C'est pour ça qu'on peut s'en servir pour prendre des photos de l'intérieur du
That’s why we can use them to take pictures inside the human body.
corps. Mais à cette vitesse, ils peuvent aussi casser les molécules d'ADN au
Yet at this speed, they can also break DNA molecules along the way,
passage, ce qui peut être assez dangereux.
which can be quite dangerous.
Il vaut donc mieux éviter de trop s'y exposer.
So it’s best to avoid excessive exposure.
À l'opposé, les photons les moins énergétiques ont besoin de plusieurs millimètres,
On the opposite end, the least energetic photons need several millimeters,
voire même de plus d'un mètre pour compléter leur rôle là,
or even over a meter,
et ça c'est assez énorme pour des particules.
to complete one full wave—which is enormous for particles.
Dans ce cas- là, on parle d'ondes radio parce que ce sont elles qu'on utilise pour
In this case, we call them radio waves because they’re what we use to
diffuser de la musique, mais ça peut aussi servir à transporter de la télévision ou
broadcast music—but they can also carry television signals
des appels téléphoniques, par exemple.
or telephone calls, for example.
La lumière visible, elle se trouve entre les deux.
Visible light lies between these two.
Ce sont les photons qui ont juste pile assez d'énergie pour que nos yeux puissent
These photons carry just the right amount of energy for our eyes to
les capter, on verra comment tout à l'heure.
detect them—we’ll see how in a moment.
Leur longueur d'onde se mesure en nanomètres,
Their wavelength is measured in nanometers,
c'est- à- dire en millièmes de millièmes de millimètre.
that is, one-millionth of a millimeter.
Et c'est cette longueur d'onde qui détermine la couleur.
And it’s this wavelength that determines color.
Autour de 400 nanomètres on a du violet, autour de 700 on a du rouge,
Around 400 nanometers, we see violet; around 700 nanometers, red;
et tout l'arc- en- ciel se trouve entre les deux.
the full rainbow lies between these two values.
Maintenant, d'où sortent ces photons, au juste?
So where exactly do these photons come from?
Il y a plusieurs moyens d'en fabriquer, mais un des plus simples,
There are several ways to produce photons, and one of the simplest is
c'est de faire chauffer quelque chose.
to heat something up.
Plus c'est chaud, plus les photons émis auront d'énergie,
The hotter something is, the more energy its emitted photons have,
et donc plus leur longueur d'onde sera courte.
and thus the shorter their wavelength.
Par exemple, nous, avec notre corps à environ 37 degrés,
For example, our bodies—around 37°C—
nous émettons en permanence des photons qui font là- haut là sur quelques milliers
constantly emit photons with wavelengths up there in the thousands of nanometers,
de nanomètres.
i.e., several thousand nanometers.
Ce qui est beaucoup trop pour qu'on puisse les voir.
This is far too long for our eyes to see.
Comme leur énergie est plus faible que celle de la lumière rouge,
Because their energy is lower than that of red light,
on appelle ça des infrarouges.
we call them infrared.
Quand on chauffe un objet à plus de 500 degrés,
When an object is heated above about 500°C,
il commence à émettre des photons que nos yeux peuvent capter.
it begins emitting photons our eyes can detect.
C'est pour ça que des objets très chauds comme le métal ou le verre en fusion ou la
That’s why extremely hot objects—like molten metal, molten glass, or volcanic lava—
lave des volcans émettent de la lumière, mais à cette température,
emit light—but at this temperature,
c'est seulement de la lumière rouge.
they emit only red light.
Pour obtenir les autres couleurs, il faut chauffer encore plus.
To obtain other colors, we need to heat even more.
Notre Soleil, dont la surface dépasse les 5000 degrés,
Our Sun—whose surface temperature exceeds 5,000 degrees Celsius—
émet toutes les couleurs visibles à la fois.
emits all visible colors at once.
Il émet d'ailleurs aussi des photons qui ont cette fois trop d'énergie pour qu'on
in fact also emits photons that
puisse les voir.
have too much energy for us to see.
On appelle cela des ultraviolets,
We call these ultraviolet rays,
et ils peuvent aussi être dangereux pour nous,
and they can also be harmful to us,
c'est pour ça qu'il vaut mieux mettre de la crème solaire avant d'aller à la plage.
which is why it’s better to apply sunscreen before heading to the beach.
Mais dans tout ça, d'où vient l'arc- en- ciel?
But where, in all this, does the rainbow come from?
Eh bien c'est un monsieur qui s'appelait Isaac Newton qui a compris ça il y a un peu
Well, over three centuries ago, a man named Isaac Newton figured this out.
plus de trois siècles.
(He figured it out) just a bit over three centuries ago.
Notre soleil, comme nos lampes artificielles d'ailleurs,
Our Sun—and indeed our artificial lamps as well—
nous envoie des photons de toutes les couleurs à la fois,
send us photons of all colors at once,
et c'est ce mélange qu'on appelle de la lumière blanche.
and this mixture is what we call white light.
Mais en traversant certains matériaux, les photons vont être déviés,
But when light passes through certain materials, the photons are bent,
et leur différence d'énergie fait qu'ils vont tous être déviés légèrement
and because their energies differ,
différemment. Dans la nature, ce sont les gouttes d'eau en suspension dans l'air qui
they are each bent slightly differently.
dévient la lumière, et c'est pour ça que l'arc- en- ciel n'arrive jamais quand le
In nature, tiny water droplets suspended in the air bend the light,
ciel est trop sec.
which is why rainbows never appear when the sky is too dry.
En labo, on peut reproduire le phénomène avec un objet qu'on appelle un prisme,
In the lab, we can reproduce this phenomenon using an object called a prism,
qui va dévier la lumière de la même façon,
which bends light in the same way,
ce qui est pratique pour étudier ça sans devoir attendre qu'il pleuve.
making it convenient to study—without having to wait for rain.
Et en passant à travers un prisme ou à travers des gouttes d'eau,
And as light passes through a prism—or through water droplets,
on voit donc les photons de chaque couleur s'écarter un peu les uns des autres,
we see photons of each color spreading apart slightly,
ce qui permet de bien les différencier.
allowing us to distinguish them clearly.
C'est donc ça que nous appelons le spectre visible.
So, this is what we call the visible spectrum.