Experiment: Regenbogen

In der Abbildung ist ein Schnitt durch einen großen Regentropfen dargestellt, auf den das Sonnenlicht trifft. Brechung, Dispersion und Reflexion finden genauso wie an einer ebenen Grenzfläche statt. Durch die gekrümmte Oberfläche des Tropfens wird Lichtintensität zurückgestreut. Aber die Reflektivität beträgt nicht 100%.

Das einfallende Licht wird beim Eintreten in den Tropfen gebrochen, und danach an seiner Rückseite reflektiert. Beim nächsten Durchqueren der Tropfenoberfläche spaltet sich der Strahl in zwei Teile auf: Ein Teil wird beim Durchqueren gebrochen und führt zum primären Regenbogen. Der zweite Teil wird ein weiteres mal reflektiert bevor er den Tropfen verlässt und dann zum sekundären Regenbogen führt. Dabei kehrt sich die Reihenfolge der Spektralfarben um.

Die Menüs erlauben die Auswahl verschiedener Kombinationen von primären, sekundären Regenbogen und der Transmission (der nicht reflektierte Anteil) des Lichtes. Weiterhin können die Farben rot, gelb, grün und blau ausgewählt, und deren Einzelbeiträge studiert werden. Beim automatischen Durchlauf wird zur Vereinfachung nur die obere Hälfte des einfallenden Lichtes gezeichnet, wohingegen mit dem Schieber am linken Bildrand jede Position des Lichteinfalls gewählt werden kann. Im unteren Bildrand wird die Intensität des Lichts für den Haupt- und Nebenregebogen angegeben, die sich durch unterschiedliche Reflektivität im Inneren des Regentropfens ergeben. Die höchste Intensität wird für den Lichteinfall am Randbereich des Tropfens registriert.

Beim automatischen Durchlauf für den primären und sekundären Regenbogen, kann folgendes beobachtet werden: Für den primären Regenbogen findet sich Lichtintensität nur zwischen 0° und 42°, mit der höchsten Intensität bei etwa 42° (hier wird der Regenbogen beobachtet). Dahingegen gibt es für den sekundären Regenbogen Lichtintensität nur im Bereich zwischen 51° und 180°, mit der höchsten Intensität am Grenzwinkel von 51°. Im Zwischenbereich von 42° bis 51° wird jedoch kein Licht gestreut! Dies ist die Ursache für "Alexanders dunkles Band".

Kernregenbogen