Charakter des Sonnenlichts und Zusammenfassung der Regenbogenentstehung

 

Charakter des Sonnenlichts und Zusammenfassung der Regenbogenentstehung

 

Farbzerlegung des Sonnenlichts durch ein Prisma. Das Lichtspektrum des Sonnenlichts ist ein winziger Teil des elektromagnetischen Spektrums und besteht aus elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge. Bei hoch stehender Sonne ist die natürliche Mischung der Strahlung am besten sichtbar, die dann als weißliches Tageslicht wahrgenommen wird. Bei tief stehender Sonne ist die Mischfarbe rötlicher, da der kurzwellige blaue Anteil der Sonnenstrahlen in der Atmosphäre einer stärkeren Streuung unterliegt und Effekte wie das Morgenrot bedingt.

 

Die Ursache für die Entstehung der Farben und Buntheit des Regenbogens ist die Dispersion in einem Wassertropfen, also dessen Fähigkeit weißes Licht ähnlich einem Prisma wellenlängenabhängig unterschiedlich stark zu brechen. Regenbogenfarben sind jedoch im Unterschied zum Prisma selbst keine Spektralfarben, sondern resultieren aus der Interferenz und teilweisen Mischung der Lichtwellen innerhalb des Regenbogens und unterscheiden sich von der des Prismas.

 

Wenn während oder kurz nach einem Regenereignis Sonnenlicht auf eine Wand von Regentropfen fällt, wird das Licht in ihnen gebrochen und reflektiert. Da jeder Lichtstrahl auf eine andere Stelle des runden Regentropfens fällt, wird das parallele Sonnenlicht in einem Kegel zurückgeworfen, und zwar mit einem bevorzugten Streuwinkel von rund 41°, bedingt durch eine Kombination aus Brechung beim Eintritt in den Regentropfen und der Reflexion an dessen Rückwand. Da Sonnenlicht, wie oben dargelegt, unterschiedliche Wellenlängen besitzt, die im Regentropfen auch unterschiedlich stark gebrochen werden, ergibt sich für diese jeweils auch unterschiedliche maximale Streuwinkel, die etwas von den 41° abweichen. Das rote Licht weist einen maximalen Winkel von etwa 42° auf, das blaue Licht eher von 40°. Blickt der Beobachter nun zur Regenwand, so erscheinen ihm all jene Tropfen farbig, welche das Sonnenlicht im besagten Winkel genau auf sein Auge lenken. Der Regenbogen wird also nur sichtbar, wenn der Betrachter mit dem Rücken zur Sonne auf die Regenwand blickt, denn nur dann kann er in Richtung dieses Winkels schauen. Die Breite des Regenbogens entsteht durch die wellenlängenabhängige Auffächerung des Lichts, die kreisrunde Form des Regenbogens aber durch den konstanten Blickwinkel bezüglich der optischen Achse des Auges zum parallel einfallenden Sonnenlicht. Unser Auge kann nur bestimmte Frequenzen des Lichts wahrnehmen (380 bis 780 Nanometer (nm) Wellenlänge). Auch oberhalb der roten Farbe (z. B. Infrarot) und unterhalb der blauen Farbe (z. B. Ultraviolett) des Regenbogens sind "Farben", die das menschliche Auge jedoch nicht wahrnehmen kann. Da der Brechungswinkel von der Wellenlänge abhängig ist, besitzen die verschiedenen Regenbogenfarben auch unterschiedliche Kreisdurchmesser. (Quelle Wikipedia)