Fragen zu Regenbögen

Hallo,

gerade war direkt vor unserem Fenster ein Regenbogen zu sehen. Dabei kamen bei uns in der Arbeitsgrupppe gleich ein paar Fragen auf:
A) wir haben 2 Regenbögen (einen kräftigen und einen nur schwach sichtbaren) direkt nebeneinander gesehen. gibt es immer zwei Bögen? möglicherweise ist einer davon ja immer so schwach, dass er nur selten sichtbar ist.

B) warum macht ein Regenbogen eigentlich einen Bogen?

C) ist die orientierung der farben immer gleich? (also z.B. aussen immer rot-gelb und innen immer grün)

D) warum muss die sonne denn im rücken stehen, wenn man einen regenbogen sehen möchte?

Fragen über fragen und vielleicht könnt ihr weiterhelfen.

Danke!

Marcus

http://www.schremmer.purespace.de/html/halos.htm
http://members.tripod.com/~regenbogen/index.html

oder jede gute Suchmaschine nach +Optik +Regenbogen fragen.

MfG Lutz

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Hallo Marcus,

A) wir haben 2 Regenbögen (einen
kräftigen und einen nur schwach
sichtbaren) direkt nebeneinander gesehen.
gibt es immer zwei Bögen? möglicherweise
ist einer davon ja immer so schwach, dass
er nur selten sichtbar ist.

der 42-Grad-Bogen ist kräftiger als der 51-Grad-Nebenbogen, theoretisch gibt es immer zwei (und noch mehr)

B) warum macht ein Regenbogen eigentlich
einen Bogen?

siehe D

C) ist die orientierung der farben immer
gleich? (also z.B. aussen immer rot-gelb
und innen immer grün)

jein, kommt darauf an, wie Du die Frage meinst. Die Orientierung der Farben im Hauptbogen ist immer gleich. Der rote Rand außen, der violetten Rand innen. Beim Nebenbogen ist die Reihenfolge umgekehrt.

D) warum muss die sonne denn im rücken
stehen, wenn man einen regenbogen sehen
möchte?

Der Regenbogen ist ein Ergebnis von Reflexion und Refraktion von Licht (und dessen unterschiedlicher Wellenlänge) in den Regentropfen. Er erscheint dem Beobachter im antisolaren Punkt und ist abhängig vom Standort des Beobachters. Und wenn Du in Richtung des antisolaren Punkts guckst, steht Dir die Sonne im Rücken…

Gruß

Johannes

Ja, es gibt immer 2 Bögen, und die sind in den Farben spiegelbildlich angeordnet. Hattest aber grosses Glück 2 Stück zu sehen!!

Um mal den Versuch zu wagen, es einfach (aber lang) auszudrücken, erkläre ich den Regenbogen mal so:

Ein kugelförmiger Regentropfen gibt durch Brechung und Reflexion einen Großteil des einfallenden Sonnenlichts unter einem ganz bestimmten Winkel in Richtung der Sonne zurück. Dieses Licht verläßt trichterförmig den Tropfen, und zwar so, daß die einfallenden Sonnenstrahlen genau in der Mitte des Trichters liegen.

Wenn man sich jetzt eine Regenwand aus Wassertropfen vorstellt, von denen jeder das Licht in dieser Trichterform zurückstrahlt, dann sieht ein Betrachter mit der Sonne im Rücken nur von denjenigen Tropfen das zurückgestrahlte Licht, die gerade so günstig zu ihm stehen, daß ein Teil ihres Lichttrichters sein Auge trifft. Da die Lichttrichter kegelförmig sind, sehen wir umgekehrt auch nur in Richtung eines gedachten Kegelmantels den Regenbogen. Der Regenbogen liegt auf einem Kegelmantel, der durch die Erde unterbrochen wird, weil dort keine Regentropfen mehr fallen.

In der Realität gibt es nicht nur eine schmale Regentropfenwand, sondern eine ganze Regenfront, die an der Entstehung des Regenbogens beteiligt ist. Ein Regenbogen, den wir sehen, hat also eine räumliche Ausdehnung „nach hinten“. Die Tropfen, die direkt einen Meter vor uns herunter fallen, leuchten uns ebenso an wie die, die 100m entfernt sind.

Der Nebenregenbogen entsteht aus einem zweiten Lichttrichter jedes Tropfens, der aber weniger Licht zurückstrahlt. Er ist nur dann richtig gut zu sehen, wenn die von der Sonne beleuchtete Regenfront richtig „dick“ und „dicht“ mit Regentropfen ist. Dann erscheint auch der Hauptbogen besonders prächtig.

Und um etwas mehr (überflüssiges?) Wissen loszuwerden:
Daß wir Regenbögen sehen können, hat ÜBERHAUPT NICHTS mit der Farbtrennung durch Lichtbrechung zu tun. Selbst wenn es die nicht gäbe (oder das Sonnenlicht tatsächlich einfarbig wäre) würden einfarbige Regenbögen entstehen.

Wolfgang

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Daß wir Regenbögen sehen können, hat
ÜBERHAUPT NICHTS mit der
Farbtrennung durch Lichtbrechung zu tun.
Selbst wenn es die nicht gäbe (oder das
Sonnenlicht tatsächlich einfarbig wäre)
würden einfarbige Regenbögen entstehen.

Damit meinst du, dass wir einen regenbogen sehen können hängt von der totalreflexion im inneren des tropfens ab. Oder? Die aufspaltung in die farben ist doch wohl das ergebnis der unterschiedlich starken brechung der wellenlängen des sonnenlichtes??

Oder? :smile: Gerhard

Hallo Wolfgang,

mir ist aber nicht ganz klar, wie es hier zur Aufsplittung der Farben kommt. Die Brechung des Lichts findet nun mal statt an der Grenze des Mediums.

Gruß

Johannes

In Schulen reden Physiklehrende gern von der Zerlegung des Sonnenlichts in seine Spektralfarben, wenn es um die Ursachenbeschreibung des Regenbogens geht. Die Sichtbarkeit der Spektralfarben ist aber „nur“ schmückendes Beiwerk des Regenbogens. Betrachtet man ausschließlich die Zerlegung des Sonnenlichts in Spektralfarben (durch Brechung im Regentropfen), kann damit die Entstehung des Regenbogens NICHT erklärt werden. Im Gegenteil. „Unterhalb“ des Regenbogens werden die Lichtstrahlen ebenfalls durch die Regentropfen in Spektralfarben zerlegt - diese Farben mischen sich aber wegen des „dort herrschenden Durcheinanders“ wieder zu weißem Licht und der (meist graue-wolkige) Himmel erscheint unterhalb des Regenbogens heller als darüber.

Wolfgang

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mir ist aber nicht ganz klar, wie es hier
zur Aufsplittung der Farben kommt. Die
Brechung des Lichts findet nun mal statt
an der Grenze des Mediums.

Gut - das Licht wird beim Ein- und Austritt in/aus dem Regentropfen gebrochen. Unterschiedliche Farben werden dabei unterschiedlich stark gebrochen und es kommt zur Sichtbarkeit des Farbspektrums.
Verantwortlich für die Entstehung des Regenbogens ist aber nicht diese Farbaufsplittung (die den Regenbogen „nur“ verschiedenfarbig darstellt), sondern die Eigenschaft eines kugelförmigen Wassertropfens, das Licht in ganz bestimmter Art und Weise durch Brechung und Reflexion zu „verarbeiten“.

Wolfgang

Gut - das Licht wird beim Ein- und
Austritt in/aus dem Regentropfen
gebrochen. Unterschiedliche Farben werden
dabei unterschiedlich stark gebrochen und
es kommt zur Sichtbarkeit des
Farbspektrums.
Verantwortlich für die Entstehung des
Regenbogens ist aber nicht diese
Farbaufsplittung (die den Regenbogen
„nur“ verschiedenfarbig darstellt),
sondern die Eigenschaft eines
kugelförmigen Wassertropfens, das Licht
in ganz bestimmter Art und Weise durch
Brechung und Reflexion zu „verarbeiten“.

Wolfgang

wie wirkt sich aber dann der Umstand aus, dass sich Wassertropfen beim Fall verformen?

Gruß

Johannes

[…]
Verantwortlich für die Entstehung des
Regenbogens ist aber nicht diese
Farbaufsplittung (die den Regenbogen
„nur“ verschiedenfarbig darstellt),
sondern die Eigenschaft eines
kugelförmigen Wassertropfens, das Licht
in ganz bestimmter Art und Weise durch
Brechung und Reflexion zu „verarbeiten“.

wie wirkt sich aber dann der Umstand aus,
dass sich Wassertropfen beim Fall
verformen?

Ich denke, diese relativ kleinen Verformungen „mitteln“ sich heraus. Im Großen und Ganzen wird wohl die Kugelform bis auf kleinere Schwingungen und damit verbundene Verformungen erhalten bleiben, da sich der Tropfen im freien Fall befindet. Ansonsten würden Theorie und Praxis auch nicht so gut übereinstimmen.
W.

Ich denke, diese relativ kleinen
Verformungen „mitteln“ sich heraus. Im
Großen und Ganzen wird wohl die Kugelform
bis auf kleinere Schwingungen und damit
verbundene Verformungen erhalten bleiben,
da sich der Tropfen im freien Fall
befindet. Ansonsten würden Theorie und
Praxis auch nicht so gut übereinstimmen.
W.

ich denke, die Verformung wirkt sich sehr wohl aus: der Regenbogen erscheint in seinem Scheitelpunkt verwaschen, an den Bogenanfängen deutlich und intensiv, hat mit der Refraktion zu tun. Die Tropfen als sphärisch anzunehmen ist imho keine so gute Idee…

Gruß

Johannes

Wolfgang

Genau das, was ich sagte…:smile:)