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Ein Regenbogen im Anschluss an das kurze Gewitter

Viele Hobbygärtner dürften sich gefreut haben, als am Samstagabend ein Donnergrollen zu hören war. In Widnau ist nur 1 Liter Wasser pro Quadratmeter gefallen, was für die Pflanzen viel zu wenig ist. Es bot sich aber im Anschluss an das Gewitter ein optisches Phänomen. Die Regenwand wurde von der Sonne beschienen, was zur Entstehung eines Regenbogens geführt hat. Dabei steht die Sonne im Rücken des Beobachters. Je niedriger der Sonnenstand, desto höher erhebt sich der Bogen.

Diese optische Erscheinung ist mit dem Brechungsgesetz erklärbar. Denn "weisses" Sonnenlicht setzt sich bekanntlich aus mehreren Farben zusammen.

Wie wird das weiße Licht zerlegt?

Wenn das Licht in einen Wassertropfen eindringt, wird es abgelenkt. Unter den Wegen, denen das Licht folgen kann, gibt es einen Weg, der die Ursache des Regenbogens ist: Das Licht wird gebrochen (das heißt, es wird beim Überque­ren der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser leicht abgelenkt), an der Rück­seite des Wassertropfens reflektiert, und schließlich beim Austreten aus dem Tropfen erneut gebrochen. Dabei wird der Lichtstrahl um einen Winkel von etwa 41° gegenüber seiner Einfallsrichtung abgelenkt.

Aber warum wird das weiße Licht zerlegt? Wie gesagt: Beim Eintritt in den Tropfen und beim Austritt aus dem Tropfen wird das Licht jeweils gebrochen. Betrachten wir zum Beispiel den blauen und den roten Anteil des weißen Lichts. Das blaue Licht wird beim Eintritt in den Tropfen stärker gebrochen als das rote Licht. Nach Reflexion an der hinteren inneren Oberfläche des Tropfens wird es beim Austritt erneut stärker gebrochen als das rote Licht (siehe Abb unten).

Durch diese Wellenlängenabhängigkeit der Brechung ist das weiße Licht nach dem Austritt aus dem Tropfen "aufgefächert". Dabei ist der Winkel zwischen dem einfallenden (weißen) Strahl und dem austretenden roten Strahl größer als der Winkel zwischen dem einfallenden (weißen) Strahl und dem austretenden blauen Strahl (siehe Abb unten). Für das rote Licht beträgt der Winkel zwischen eintretendem und austretendem Strahl 42,0° und für das blaue Licht 40,6°.

Das ist die Ursache für die Entstehung des Hauptregenbogens. Der Nebenbogen ensteht durch eine weitere Reflexion im Tropfen, nach der der Winkel zwischen eintretendem und austretendem Strahl etwa 51° beträgt. Der Nebenbogen ist breiter als der Hauptbogen und die Farben sind vertauscht.

Weitere Informationen zur Theorie: http://www.sonnentaler.net/