Regenbogen

Regenbogen

Regenbogen haben die Menschen immer schon fasziniert und eine Vielzahl von Legenden sind mit ihnen verbunden. Die Iren erzählen, dass an ihrem Ende ein Topf mit Gold liegt. Die Indianer glaubten, der Regenbogen sei eine Brücke zwischen Leben und Tod. Im Buch Genesis ist der Regenbogen ein Zeichen des Bundes zwischen Gott und dem Lebendigen auf der Erde. Wenngleich Regenbogen so schön sind, dass sie einer Zauberwelt zu entstammen scheinen, so ist in Realität doch nichts Mystisches oder Übernatürliches an ihnen. Wir werden sehen, dass es nur ein meteorologisches Phänomen ist.

Die Farben des weißen Lichtes

Der berühmte englische Wissenschaftler Isaak Newton war der erste, der im 17. Jahrhundert nach Vorarbeiten von Descartes den Regenbogen optisch beschrieb. Descartes wurde 1596 geboren und starb 1650.

Er zeigte, dass Sonnenlicht aus vielen verschiedenen Farben besteht, die das menschliche Auge nicht separat sieht. In der Tat, würden wir in die Sonne sehen (Achtung - tue es nie länger als einen kurzen Augenblick), so sehen wir, dass sie weiß erscheint.

1. Sir Isaac Newton (1643 - 1727).
Quelle: NASA.

Licht besteht aber aus einer Reihe von Farben: rot, orange, gelb, grün, blau, indigo und violett. Wir bezeichnen sie als sichtbares Spektrum.
Licht beinhaltet auch Farben, die wir nicht sehen können: infrarot (unsere Augen können es nicht wahrnehmen, aber unsere Haut fühlt es als Wärme) und ultraviolett. Letzteres verursacht den Sonnenbrand.

2. Das Farbspektrum der Sonne. Quelle: NASA.

Das Prisma

Die Ausbreitung des Lichtes erfolgt immer geradlinig, aber seine Richtung kann sich ändern, wenn es mit Materie in Kontakt kommt. Um zu zeigen, dass weißes Licht in Wirklichkeit aus einer Mischung von Farben besteht, nutzte Newton einen Keil aus Glas, den wir als Prisma bezeichnen. Wenn das Licht durch das Prisma geht, ändert es seine Richtung. Wir bezeichnen dies als Brechung (engl.: refraction). Der Winkel, unter dem das Licht abgelenkt wird, ist hierbei für die verschiedenen Farben des Lichtes unterschiedlich. Dadurch ergibt sich eine Aufspaltung in sieben unterschiedliche Farben nach Durchlaufen des Prismas.

3. Licht, das durch ein Prisma gebrochen wird. 
Bild: J. Gourdeau. Bitte zum Vergrößern anklicken! (10 K).

Der Regenbogen

Wir wissen, dass zwei Vorraussetzungen erfüllt sein müssen, um einen Regenbogen zu sehen: die Sonne muss scheinen (und in unserem Rücken stehen) und es müssen Regentropfen fallen. Wenn die Wassertropfen in der Luft schweben, so bildet jeder von ihnen ein kleines Prisma. Das Licht der Sonne, das durch die Regentropfen scheint, wird gebrochen und erzeugt einen Regenbogen.

4. Jeder Tropfen verhält sich wie ein Prisma. Bild: JG

5. Das Licht, das unsere Augen als rot wahrnehmen, stammt von Tropfen höher am Himmel. Violettes Licht fällt von denjenigen Tropfen in unsere Augen, die sich weiter unten befinden.
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Bild: J. Gourdeau

Die Gestalt des Regenbogens

Zwischen dem oberen Ende des Regenbogens (rote Farbe) und dem Beobachter beträgt der Winkel 42 Grad. Da dieser Winkel konstant bleibt, sehen wir einen Halbbogen irgendwo am Himmel. Würden wir in einem Flugzeug fliegen, so könnten wir einen kompletten Vollkreis beobachten.

6. Ein Regenbogen würde einen Vollkreis bilden, wäre nicht der Erdboden im Weg.
Bild: J. Gourdeau

Große Regentropfen mit einem Durchmesser von einigen Millimetern bilden helle Regenbogen, während kleine Tropfen (zum Beispiel solche in Nebel) einen bleicheren Regenbogen bilden.

Einen Regenbogen können wir auch mit dem Gartenschlauch erzeugen, wenn es draußen sonnig ist. Die Tropfen aus dem Zerstäuber verhalten sich genau wie Regentropfen.

7. Manchmal können wir einen zweiten Regenbogen beobachten, wenn in einem Tropfen zwei Reflexionen des Lichtes erfolgen. Die Intensität dieses zweiten Bogens ist bei weitem schwächer, als die des Hauptbogens und die Reihenfolge der Farben ist umgekehrt.
Bild: J. Gourdeau

Última modificación: domingo, 16 de septiembre de 2018, 17:55