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Marginalia

Unterhalb des Regenbogens ist es meist hell

Regenbogen-mit-heller-ScheiMan spricht immer über den Bogen, wenn man vom Regenbogen spricht, also über den Rand einer hellen Kreisscheibe, von der auf der Erde je nach Sonnenstand aber immer nur ein Ausschnitt zu sehen ist. In dem vorliegenden Foto ist dieser Ausschnitt näherungsweise so wie er der Theorie nach sein sollte: weiß. Warum weiß? Die Antwort hängt mit der Tatsache zusammen, dass für die Sichtbarkeit des Regenbogens die Kaustik entscheidend ist, die Brennlinie, die dadurch entsteht, dass der Ablenkungswinkel der reflektierten Lichtstrahlen mit dem Einfallswinkel nur bis zu einem Maximalwinkel wächst und danach wieder abnimmt. Im Bereich dieses Richtungswechsels ist folglich die Lichtintensität besonders groß.
Die in einem Regentropfen reflektierten Sonnenstrahlen werden aber nicht nur im Bereich des größten Ablenkungswinkels, des Regenbogenwinkels, reflektiert, sondern auch bei allen kleineren Winkeln, sodass eine ganze Kreisscheibe vom reflektierten Licht beleuchtet wird. Allerdings werden in dem schmalen Bereich des Regenbogenwinkels so viele Strahlen reflektiert, dass die Intensität hier am größten ist. Da der größte Ablenkungswinkel mit zunehmender Wellenlänge wächst, erstrahlt die größte Kreis-bzw. Halbkreisscheibe bei 42° in einem intensiv roten Rand (siehe untere Abbildung).Regenbogenscheibe
Bei weißem Licht entsteht für jede der Spektralfarben eine solche einfarbige Scheibe mit intensivem Rand. Die entsprechenden Farbscheiben der kleineren Wellenlängen überlagern also die Scheiben der jeweils größeren Wellenlängen bis auf einen kleinen Rand. Diese Überstehenden Farbränder bilden den Regenbogen. Unterhalb des größten Ablenkungswinkels der kürzesten Wellenlänge, also unterhalb von 40°, überlagern sich wieder alle Farben und führen zu einer weißer Scheibe, die den Bereich unterhalb eines jeden Regenbogens ausfüllt. Allerdings ist dieser weiße Bereich nicht immer so gut zu erkennen wie in dem vorliegenden Foto. Oft dominiert die Farbe des dunklen Himmels.

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  1. Pingback: Ein Spinnennetz fängt einen Regenbogen ein | Die Welt physikalisch gesehen - 10. Mai 2016

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