Physik

Warum ist der Regenbogen ein Bogen?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Gábor Paál)

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Man kann das darauf zurückführen, dass Wassertropfen rund sind. Ein Regenbogen entsteht, wenn die Luft leicht neblig ist – das heißt, es sind Wassertropfen in der Luft. Und man muss die Sonne im Rücken haben. Dann passiert Folgendes: Die Sonne strahlt auf die Wassertröpfchen, das Sonnenlicht trifft dabei meist schräg auf die Oberfläche des Tropfens, wird dabei gebrochen und in seine Farbbestandteile aufgespalten – dadurch entstehen die Regenbogenfarben.

Die Wassertropfen wirken wie ein Prisma

Schauen wir den Weg des einzelnen Sonnenstrahls an: Der Strahl trifft vorne auf den Tropfen, wird gebrochen, geht durch den Tropfen durch und wird an der hinteren Seite des Tropfens, der Rückwand, wieder zurückgeworfen. Er geht wieder zurück durch den Tropfen, verlässt ihn und erreicht schließlich das Auge des Betrachters.

Da aber der Strahl in seine Farb-Bestandteile aufgebrochen wurde, wird nur ein bestimmter Ausschnitt des Farbspektrums in das Auge gelenkt. Welche Farbe das ist, hängt von dem Winkel ab. Man kann eine Verbindung ziehen von der Sonne zum Tropfen und von da wieder zum Auge des Betrachters. Und dieser Winkel entscheidet darüber, welche Farbe der Betrachter zu sehen bekommt – grün, rot, blau, was auch immer.

Jetzt reden wir aber nicht nur über einen einzelnen Tropfen, sondern über Tausende oder Millionen Tropfen. Jeder dieser Tropfen bildet mit dem Betrachter und der Sonne aber einen anderen Winkel. Wenn ich mir also vorstelle, ich schaue einen bestimmten Tropfen an, dann sehe ich in diesem Tropfen die roten Lichtanteile. Das orange oder gelbe Licht kommt dagegen von einem anderen Tropfen, der vielleicht etwas weiter rechts ist und einen anderen Winkel bildet.

Was wir also als Regenbogen sehen, ist in Wirklichkeit das Licht, das aus vielen einzelnen Tröpfchen zu uns kommt?

Machen wir ein Gedankenexperiment: Stellen Sie sich einen riesigen Zirkel vor. Die Spitze des Zirkels stechen wir an die Stelle, wo wir als Betrachter stehen. Jetzt ziehen wir aber mit dem Zirkel keinen Kreis auf den Erdboden, sondern halten ihn etwas schräg – der Kopf würde dabei in die Richtung der Sonne zeigen. Der Zirkel ist in einem bestimmten Winkel geöffnet. Jetzt stellen wir uns vor, mit diesem Zirkel würden wir einen Halbkreis in die Luft zeichnen. Diese Linie verbindet dann alle Punkte – in unserem Fall also: Alle Tropfen – die mit Sonne und Beobachter denselben Winkel bilden. Alle Tropfen, von denen violettes Licht zu uns gelangt, bilden dabei einen Bogen. Alle, von denen grünes, gelbes und rotes Licht zu uns gelangt, bilden auch jeweils einen Bogen. Und all diese einzelnen Bögen zusammen bilden dann den Regenbogen.

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