Wassertropfen-Querschnitt
Beobachteter Regenbogenbogen
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Regenbogen-Physik-Gleichungen
Wie Regenbogen entstehen
Ein Regenbogen ist ein optisches Phänomen, das auftritt, wenn Sonnenlicht in Wassertropfen in der Atmosphäre eindringt. Das Licht wird an der Luft-Wasser-Grenzfläche gebrochen, an der Rückseite des Tropfens intern reflektiert und beim Austritt aus dem Tropfen erneut gebrochen. Aufgrund der Dispersion werden unterschiedliche Wellenlängen in leicht unterschiedlichen Winkeln gebrochen, was das vertraute Spektrum an Farben erzeugt.
Der Dreischritt-Prozess
Die Regenbogenentstehung umfasst drei optische Prozesse: Brechung beim Eintritt des Lichts in den Tropfen, interne Reflexion an der Rückseite des Tropfens und zweite Brechung beim Austritt des Lichts aus dem Tropfen. Der Hauptregenbogen, den wir häufig sehen, umfasst eine interne Reflexion und einen Winkel von 40-42°.
Warum Rot außen und Violett innen ist
Rotes Licht hat einen niedrigeren Brechungsindex in Wasser und tritt bei etwa 42° aus. Violettes Licht hat einen höheren Brechungsindex und tritt bei etwa 40° aus. Dies erzeugt das klassische ROYGBIV-Muster von außen nach innen.
Beobachtungsbedingungen
Um einen Regenbogen zu beobachten, muss die Sonne hinter Ihnen und Regentropfen müssen vor Ihnen sein. Der Regenbogen ist immer auf den Punkt genau gegenüber der Sonne zentriert.
Sekundärer Regenbogen
Ein sekundärer Regenbogen kann entstehen, wenn das Licht zwei interne Reflexionen im Tropfen erfährt. Die Farben sind umgekehrt und er erscheint bei 50-53°.