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Schauspiel der Natur: Wie entsteht ein Regenbogen?

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Letztes Update am 22.10.2014, 14:36
Regenbogen sind phsyikalisch leicht erklärbar.

Die Regenbogenentstehung basiert auf den Gesetzmäßigkeiten sowie Vorgängen der physikalischen Optik. Seit jeher ist die Menschheit begeistert von diesem Schauspiel der Natur, welches beobachtet werden kann, wenn man neben Sonnenschein im Rücken und auch gleichzeitig einen Regenschauer vor sich hat.

 

Als Ergebnis schimmert dann am Horizont ein Regenbogen in den sieben Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett. Die Anordnung dieser Farben ist dabei aufgrund deren Wellenlänge im elektromagnetischen Spektrum des Lichts immer gleich.

Die Regenbogenentstehung – naturnaher, praktischer Physikunterricht

Die Farben eines Regenbogens entstehen durch die Brechung des weißen Sonnenlichts, wenn dieses von dem Medium Luft in das Medium Wasser der runden Regentropfen übergeht.

Hierzu muss man zunächst wissen, dass Licht an sich in der Physik als elektromagnetische Welle beschrieben wird. Der für das menschliche Auge wahrnehmbare Anteil und somit auch für das Verständnis der Regenbogenentstehung relevante Teil dieses Wellenlängenspektrums wird als sichtbares Licht bezeichnet. Dieser liegt etwa zwischen 390 und 790 nm. Innerhalb dieses Wellenlängenbereiches befinden sich die sogenannten sieben Spektralfarben, wobei die Reihenfolge der Farben innerhalb dieses Wellenlängenbereiches mit deren Anordnung im Regenbogen übereinstimmt. Violettes Licht liegt im unteren Wellenlängenbereich um die 390 bis 420 nm und rotes Licht im oberen Bereich zwischen 630 und 790 nm.

Das von uns Menschen als weißes Sonnenlicht wahrgenommene Licht besteht im physikalischen Kontext betrachtet aus einer Mischung aller Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereiches.

Wenn es nun, beispielsweise an heißen Sommertagen, einen gewittrigen Regenschauer gibt und dabei gleichzeitig die Sonne scheint, wird dieses weiße Sonnenlicht durch den physikalischen Vorgang der Brechung in seine spektralen Bestandteile zerlegt. Die Brechung vollzieht sich dabei bei dem Grenzübergang des Sonnenlichts zwischen den beiden lichtdurchlässigen Medien Luft und Wasser. Da aufgrund der Dispersion das weiße Licht je nach seinen verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich stark gebrochen wird, ändern die Lichtstrahlen während des Brechvorgangs ihre Ausbreitungsrichtung. Kurzwelliges Licht wird stärker gebrochen als Licht mit größerer Wellenlänge. 

Dies hat nun zur Folge, dass das weiße Sonnenlicht, ähnlich wie bei der Spektralanalyse mittels eines Prismas, in seine einzelnen spektralen Bestandteile Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett zerlegt wird. Dieser physikalische Vorgang wird für uns in der Natur als Regenbogen sichtbar. Das gleiche Phänomen kann man ebenso an Wasserfällen oder beim Spielen mit dem Gartenschlauch beobachten, Sonnenschein hinter einem vorausgesetzt.

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