Brechung, Dispersion, Reflexion

In der Natur kann man den Regenbogen nur passiv beobachten. Auf den beiden folgenden Seiten können mit Hilfe von Java-Applets die Effekte Brechung, Dispersion und Totalreflexion von Licht an Grenzflächen zwischen Wasser und Luft, die zur Entstehung des  Regenbogens führen, aktiv verändert werden. 

Im ersten Applet wird demonstriert, was beim Eintritt (bzw. Austritt) des Lichtes in den Regentropfen passiert. Dabei ist die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft nicht gekrümmt, was die Darstellung und das Verständnis vereinfacht.

Anfangs befindet sich die Lichtquelle im Wasser; ihre Position kann bei festgehaltener linker Maustaste verändert werden. An der Grenzfläche zum optisch dünneren Medium (Luft) treten in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel des Lichtes verschiedene Effekte auf.
Reflexion: Oberhalb des Grenzwinkels von 48,6° (gemessen zum Lot) wird 100% der einfallenden Intensität reflektiert, man spricht von Totalreflexion.
Brechung: Bei kleineren Winkeln als 48,6° kann ein Teil des Lichtes die Grenzfläche durchdringen und wird dabei gebrochen, d.h. Einfalls- und Ausfallwinkel stimmen nicht überein, der Brechungswinkel ist abhängig von der Farbe (Frequenz) des Lichtes und zeigt daher den Effekt der Dispersion. Der jeweilige Anteil an reflektierter Intensität wird als Zahlenwert unterhalb der Grafik angegeben.

Regenbogenexperiment