Letzte Aktualisierung: 29. Oktober 2024

Regenbogen

Optisches Phänomen der Regenbogenfarben

L'Regenbogenist ein optisches und meteorologisches Phänomen, das sich als eine Reihe von Farben manifestiert, die in Form eines Bogens am Himmel sichtbar sind. Dieses Phänomen tritt hauptsächlich auf, wenn weißes Licht der Sonne beim Durchgang durch Wassertröpfchen in der Atmosphäre in sieben Farben (Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett) zerfällt.

DortNatur des weißen LichtsDas von der Sonne emittierte Licht ist eigentlich eine Mischung aller Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Jede Farbe entspricht einer bestimmten Wellenlänge:
• Rot: ca. 620–750 nm
• Orange: ca. 590–620 nm
• Gelb: ca. 570–590 nm
• Grün: ca. 495–570 nm
• Blau: ca. 450-495 nm
• Indigo: ca. 425–450 nm
• Violett: ca. 380-425 nm

L'Ursprung der sieben Farben: Die sieben Farben des Regenbogens wurden im 17. Jahrhundert von Isaac Newton (1643-1727) populär gemacht. Als er seine Experimente mit einem Prisma durchführte, beobachtete er, dass weißes Licht in ein Farbspektrum zerlegt wurde. Obwohl dieses Spektrum kontinuierlich ist und der Übergang zwischen den Farben fließend ist, entschied sich Newton, dieses Spektrum in sieben verschiedene Teile zu unterteilen, inspiriert von kulturellen und musikalischen Konzepten wie den sieben Noten.

Physikalische Prozesse, die an der Entstehung eines Regenbogens beteiligt sind

Brechung: Wenn weißes Licht (wie das der Sonne) in einen Wassertropfen eindringt, ändert es seine Richtung, ein Phänomen, das Brechung genannt wird. Licht bewegt sich im Wasser langsamer als in Luft, wodurch sich Geschwindigkeit und Richtung des Lichts im Wassertropfen ändern.

Streuung: Weißes Licht besteht aus mehreren Wellenlängen, die jeweils einer anderen Farbe entsprechen (Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett). Beim Eintritt in den Wassertropfen werden Licht unterschiedlicher Wellenlängen aufgrund ihrer unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit im Wasser in unterschiedlichen Winkeln gebrochen. Dies führt zu einer Farbtrennung, einem Prozess namens Dispersion.

Totale innere Reflexion: Nachdem das Licht gebrochen und gestreut wurde, erreicht es die gegenüberliegende Oberfläche des Wassertropfens. Ist der Einfallswinkel des Lichts größer als der Grenzwinkel, wird das Licht vollständig im Inneren des Tropfens reflektiert (Totalreflexion).

Zweite Brechung: Nach der Reflexion wandert das Licht wieder zum Ausgang des Wassertropfens, wo es eine zweite Brechung erfährt. Dadurch kommt es zu einer weiteren Farbtrennung, die den Dispersionseffekt verstärkt.

Voraussetzungen, um den Regenbogen zu sehen

Damit ein Regenbogen sichtbar ist, müssen Wassertropfen in der Atmosphäre vorhanden sein, meist in Form von Regen, aber auch in Form von Nebel oder Dunst. Darüber hinaus muss die Sonne tief am Himmel stehen (normalerweise am frühen Morgen oder am späten Nachmittag) und der Beobachter muss sich zwischen Sonne und Regen befinden, mit der Sonne im Rücken. Für einen Primärregenbogen beträgt der typische Betrachtungswinkel etwa 42 Grad zur Richtung der Sonne. Mit anderen Worten: Wenn Sie sich eine Linie vorstellen, die von der Sonne zum Beobachter verläuft, bildet sich der Regenbogen in einem Winkel von 42 Grad über dieser Linie.

Arten von Regenbogen

Es gibt verschiedene Arten von Regenbogen, die bekanntesten sind:
• Primärer Regenbogen: Der Primärregenbogen hat im Allgemeinen ein Spektrum von sieben Farben: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett. Es entsteht durch eine einzelne Reflexion im Inneren der Wassertropfen.
• Sekundärer Regenbogen: Die Farben des sekundären Regenbogens erscheinen in umgekehrter Reihenfolge wie die des primären Regenbogens. Sie sind blasser und befinden sich oberhalb des Primärbogens. Der sekundäre Regenbogen entsteht durch zwei interne Reflexionen.
• Monochromer Regenbogen: Es bildet sich nur in einer einzigen Farbe, häufig unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise in den Lichtbögen, die um den Mond herum beobachtet werden können und als Mondregenbögen bezeichnet werden.