Vom Gewitter zum Regenbogen – Teil 2

Wir sehen einen (Bild 5), manchmal auch ganz deutlich zwei farbige Bögen (Bild 6).

Bild 5 Regenbogen (Hauptbogen)
Bild 5 Regenbogen (Hauptbogen)
Bild 6 Haupt- und  Nebenbogen
Bild 6 Haupt- und Nebenbogen

Wie kommt es zu der farbenprächtigen Erscheinung eines Regenbogens? Das weisse Sonnenlicht dringt in die Regentropfen ein und wird dort gebrochen. Es besteht aus den 7 klaren und reinen Spektralfarben rot, orange, gelb, grün, blau, indigo und violett.

Wir bekommen immer dann eine Lichtbrechung, wenn Licht unter einem Winkel auf ein dichteres und durchsichtiges Medium (Glas, Wasser) auftrifft. Dabei wird der blaue Anteil des weißen Sonnenlichts stärker gebrochen als der rote Teil. Wir erhalten also eine Aufspaltung in die Spektralfarben. Wie das im Fall eines Regenbogens im einzelnen Tropfen der Wolke aussieht zeigen die Bilder 7 und 8.

Bild 7 Brechung im Wassertropfen - Entstehung des Hauptbogens
Bild 7 Brechung im Wassertropfen – Entstehung des Hauptbogens
Bild 8  Brechung im Wassertropfen - Entstehung des Nebenbogens ( Bruger Peo, CC BY-SA 3.0 )
Bild 8 Brechung im Wassertropfen – Entstehung des Nebenbogens ( Bruger Peo, CC BY-SA 3.0 )

Wegen des unterschiedlichen Brechungswinkels der Spektralfarben trifft nur von einem Teil der Regentropfen das farbige Licht in das Auge des Beobachters. Welcher Teil des Lichtes von welchen Tropfen das ist, hängt von dem Winkel zwischen dem einfallenden Licht und den Regentropfen ab. Beim Hauptbogen (Bild 7) sehen wir es in einem Kegel von 42 Grad.

Beim Nebenbogen haben wir eine zweifache Reflexion im Innern der Tropfen (Bild 8). Dadurch wird der Bogen schwächer und die Farben kehren sich um (man denke an ein Spiegelbild oder die Spiegelschrift!). Wir sehen ihn in einem Kegel von 51 Grad.

Bild 9 Strahlenverlauf  bei Haupt- und Nebenbogen ( Dr.-Ing. S. Wetzel, CC BY-SA 3.0 de)
Bild 9 Strahlenverlauf bei Haupt- und Nebenbogen ( Dr.-Ing. S. Wetzel, CC BY-SA 3.0 de)

Das ist noch einmal in der sehr schönen Darstellung in Bild 9 veranschaulicht: Die Brechung des Lichts in den Tropfen des unteren Teils der Wolke sehen wir als Hauptbogen mit dem am stärksten gebrochenen blauen Anteil. In dem oberen Teil als Nebenbogen, wobei sich die Farbenfolge wegen der Doppelreflexion umkehrt.

Die Farbe des Hauptlicht-Bogens wird vom Beobachter oben rot gesehen und nicht wie aus dem Bild 7 und den anderen hervor zu gehen scheint blau. Der Grund dafür ist, dass Blau unter einem kleineren Winkel aus dem Tropfen austritt (s. Bild 7). Da man den Bogen aber in einem Kegel sieht, sind die Tropfen, die für den Beobachter das Blau liefern, dem Zentrum des Bogens (Mittelpunkt der Kegel Grundfläche) näher, d.h. unten. Das Gleiche – nur umgekehrt – gilt für den Nebenbogen aus den oben genannten Gründen (Doppelreflexion).

Zum Schluss seien noch die beiden ersten Verse des hübschen, kleinen Gedichtes von Johann Wolfgang von Goethe zitiert:

Grau und trüb und immer trüber
Kommt das Wetter angezogen
Blitz und Donner sind vorüber,
Euch erquickt ein Regenbogen.

Frohe Zeichen zu gewahren
Wird der Erdkreis nimmer müde;
Schon seit vielen Tausend Jahren
Spricht der Himmelsbogen: Friede!

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