Regenbogen

Ein Regenbogen ist eine Naturerscheinung. Er ist zu beobachten, wenn man die Sonne im Rücken hat und eine abziehende Regenwolke von der Sonne beleuchtet wird.
Charakteristisch für einen Regenbogen ist ein Farbband mit den Spektralfarben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett, wobei die Farben stets in gleicher Reihenfolge auftreten.

Regenbogen und sehr schwacher Nebenregenbogen

Die Ursache für die Entstehung eines Regenbogens ist die Farbzerlegung oder Dispersion des Lichtes durch Brechung. Trifft das weiße Sonnenlicht, das alle Spektralfarben enthält, auf Regentropfen, so wird es beim Eintritt in den Regentropfen (Übergang Luft-Wasser) gebrochen (Bild 2). Da die unterschiedlichen Farben unterschiedlich stark gebrochen werden, kommt es zur einer Farbzerlegung des weißen Sonnenlichtes. Blaues Licht wird stärker gebrochen als rotes Licht.

Im Regentropfen, genauer an der Grenzschicht Wasser-Luft, tritt der größere Teil des Lichts wieder aus. Ein geringer Teil des Lichts wird aber dort reflektiert. Dieses reflektierte Licht verlässt dann wieder den Tropfen, wobei nochmals Brechung auftritt und das Licht noch stärker in seine Bestandteile, die Spektralfarben, aufgefächert wird. Es entsteht somit durch Brechung und Reflexion am Regentropfen ein kontinuierliches Spektrum.

Brechung und Totalreflexion von Licht bei einem Regentropfen

Diese Farbzerlegung tritt bei jedem Regentropfen auf, der von Sonnenlicht beleuchtet wird. Da die Brechungswinkel des austretenden Lichtes für die einzelnen Spektralfarben unterschiedlich sind, gelangt jeweils nur von einem Teil der Regentropfen das farbige Licht in die Augen eines Beobachters. Von welchen Regentropfen das welcher Teil des Lichtes ist, hängt vom Winkel zwischen dem einfallenden Sonnenlicht und den Regentropfen ab.

In Bild 3 sind die Winkel angegeben, unter denen man einen Regenbogen sieht. Die Summe aller Eindrücke des von vielen Regentropfen gebrochenen und total reflektierten Sonnenlichtes ergibt den Regenbogen. Da die Regentropfen, die wir gegenüber dem Sonnenlicht unter einem bestimmten Winkel sehen, auf einem Kreisbogen liegen, sehen wir auch den Regenbogen kreisbogenförmig.

Einen Regenbogen sieht man immer unter einem bestimmten Winkel zum einfallenden Sonnenlicht.

Manchmal sieht man über dem Regenbogen, der auch als Hauptregenbogen bezeichnet wird, noch einen zweiten lichtschwächeren Regenbogen, den Nebenregenbogen. Er entsteht durch zweifache Reflexion des Lichtes in Regentropfen (Bild 4). Die Farbfolge ist im Vergleich zu der im Hauptregenbogen umgekehrt.

Brechung und zweifache Totalreflexion bei einem Wassertropfen
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