Décrire et expliquer qualitativement la dispersion de la lumière - Exercice

Un arc-en-ciel se forme à la fin d'une averse lorsque des petites gouttes de pluie, restées en suspension dans l'air, sont éclairées par la lumière du Soleil. On observe alors un mirage en forme d'arche, avec le violet à l'intérieur et le rouge à l'extérieur.

La figure ci-dessous illustre le trajet correspondant, effectué par un rayon du Soleil dans une goutte d'eau. 

1. Reproduire la figure de façon simplifiée et compléter les rayons avec des chevrons (>) pour indiquer le sens de propagation de la lumière. 

2. Repérer sur la figure le point où elle ne représente que la réflexion de la lumière, et les points où elle n'en représente que la réfraction. 

3. "L'eau est un milieu dispersif" : justifier cette affirmation à l'aide de la figure. En déduire une propriété de l'indice de réfraction de l'eau. 

4. "L'eau dévie davantage les rayons rouges que les rayons violets" : cette affirmation est-elle vraie ou fausse ? Justifier la réponse à l'aide de la figure. 

5. D'après la figure, observera-t-on un arc-en-ciel en se tenant face au Soleil, ou bien dos au Soleil ? Justifier.