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Wie entsteht ein Regenbogen?

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Wie entsteht ein Regenbogen?

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Beschreibung Wie entsteht ein Regenbogen?

Seit die Menscheit denken kann ein Phänomen, um das sich viele Legenden ranken: Die Brücke zu Gott, der Weg ins Paradies, oder auch nurt das an seinem Anfang ein Topf mit Gold steht. Die Rede ist vom Regenbogen. Dieses Video zeigt dir wie er genau entsteht und wie du alle Voraussetzungen schaffst diesen zu genießen.

Transkript Wie entsteht ein Regenbogen?

Der Regenbogen, ein faszinierendes Naturschauspiel. Er schimmert in allen Farben. Doch sein Ende bleibt, wie im Märchen, für den Menschen unerreichbar. Vielleicht gerade deswegen entstehen verschiedene Geschichten über den farbigen Bogen. So wird zum Beispiel erzählt, dass am Fuße des Regenbogens ein Schatz vergraben liegt oder dass der Regenbogen eine Brücke zu Gott ist. Was passiert aber, damit weißes Sonnenlicht auf einmal in allen Farben leuchtet? Das liegt daran, dass es weißes Tageslicht, also Licht mit der Farbe weiß, eigentlich gar nicht gibt. Das weiße Tageslicht, wenn wir es wahrnehmen, ist immer zusammengesetzt aus farbigen Lichtern, aus den Spektralfarben die man kennt. Und das kann man an dieser Station hier gut sehen. Wir haben das grüne Licht jetzt schon angemacht. Ich kann jetzt blaues Licht hinzumischen, dann bekommen wir so einen Türkisfarbton. Und wenn ich jetzt rotes Licht hinzufüge, dann haben wir weißes Licht. Beim Regenbogen ist es umgekehrt, hier wird das weiße Licht gespalten. So entstehen die verschiedenen Farben. Ganz wichtig dabei, die Regentropfen. Wenn Sonne auf Regen trifft, fällt der Lichtstrahl in den Wassertropfen, er wird gebrochen und an der Innenwand reflektiert. Beim Austritt wird er nochmal gebrochen. Was dann passiert lässt sich an einem Prisma verdeutlichen. Wir haben hier eine Leuchte, das steht für die Sonne. Wir haben ein Prisma, das kennt man auch aus dem Physikunterricht, das repräsentiert den Regentropfen. Und wir sehen hier sehr schön, wie der Lichtstrahl durch das Prisma abgelenkt wird. Und das geschieht aber nicht gleichmäßig, sondern jede Spektralfarbe wird in einem anderen Winkel gebrochen. Und dadurch gelingt diese Aufspaltung in die Spektralfarben. Und was wir jetzt sehen ist im Grunde ein Ausschnitt eines Regenbogens. Die Lichtspaltung, die sogenannte Dispersion. Allgemein gilt, je größer der Wassertropfen, desto intensiver erscheinen die Farben. Außerdem machen die Regentropfen den Bogen erst rund. Durch ihre Kugelform lenken sie die Lichtstrahlen bogenförmig ab. Und je tiefer die Sonne steht, desto höher erscheint der Bogen. Und schließlich ist auch der Standpunkt des Beobachters sehr wichtig. Es ist so, dass der Beobachter genau zwischen der Sonne und der Regenwand stehen muss. Und wenn der Beobachter die Sonne im Rücken hat und dann die Regenwand anschaut, dann sieht er einen Regenbogen. Also sieht jeder Beobachter, je nach Standpunkt, seinen eigenen Regenbogen. Aber ganz egal, ob groß oder klein, ob flach oder rund, ein Regenbogen ist einfach ein Naturschauspiel, das alle Blicke auf sich zieht.

2 Kommentare

2 Kommentare
  1. Zu leicht!

    Von Deleted User 990309, vor 12 Monaten
  2. macht voll spaß

    Von Mueller Dina, vor etwa 3 Jahren

Wie entsteht ein Regenbogen? Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wie entsteht ein Regenbogen? kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die Entstehung des Regenbogens.

    Tipps

    Als Lichtbrechung bezeichnet man das Phänomen, dass Lichtstrahlen leicht abgelenkt werden, wenn sie durch die Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Stoffen scheinen.

    Lösung

    Wie ein Prisma spalten die Regentropfen in einem Regenschauer das weiße Sonnenlicht in die Spektralfarben auf, aus denen es sich zusammensetzt. Der Grund dafür ist, dass jede Lichtfarbe an der Wasseroberfläche der Regentropfen in einem leicht anderen Winkel gebrochen wird.

    Ein Teil des aufgespaltenen Lichts wird anschließend an der Rückseite des Tropfens reflektiert und verlässt den Tropfen wieder, wobei es noch einmal gebrochen wird. Dieses Licht bildet schließlich den Regenbogen, den wir sehen können.

  • Zeige die Lichtbrechung an einem Regentropfen.

    Tipps

    Wenn Licht aus der Luft in ein Medium wie Wasser oder Glas dringt, werden die einzelnen Farben des Lichtes unterschiedlich stark gebrochen.

    Lösung

    Wenn das weiße Licht der Sonne auf einen Regentropfen trifft, dringt ein Teil des Lichtes in den Regentropfen ein. Dabei wird dieses Licht gebrochen und ändert seine Richtung. Wie stark das Licht gebrochen wird, hängt allerdings von der Wellenlänge des Lichtes ab, die auch seine Farbe festlegt. Deshalb wird das weiße Sonnenlicht an der Oberfläche eines Regentropfens in die Spektralfarben aufgeteilt.

    Anschließend wird das aufgespaltene Licht größtenteils an der Rückseite des Wassertropfens reflektiert und dringt schließlich wieder aus dem Regentropfen heraus. Wegen der Lichtbrechung verlässt dabei jede Lichtfarbe den Tropfen in einem anderem Winkel. Neben der Farbe des Lichtes hängt dieser auch von dem Winkel ab, in dem das Licht der Sonne auf den Wassertropfen fällt.

  • Zeige die Farbreihenfolge des Regenbogens.

    Tipps

    Der maximale Reflexionswinkel an einem Wassertropfen ist bei rotem Licht am größten.

    Lösung

    Das Licht des Regenbogens, den Markus sieht, stammt aus vielen verschiedenen Regentropfen, die das Sonnenlicht aufspalten und reflektieren. Dabei reflektiert jeder Regentropfen mit seiner runden Form eigentlich einen kleinen Lichtkegel mit einem bestimmten Öffnungswinkel, der sich für jede Lichtfarbe unterscheidet. Bei rotem Licht ist der Winkel des reflektierten Lichts zum einfallenden Sonnenlicht am größten, deshalb muss das Licht von Regentropfen reflektiert werden, die sich noch weiter oben am Himmel befinden, um in Markus Auge zu gelangen. Bei violettem Licht ist der Winkel am kleinsten, deshalb dringt das reflektierte Licht von Regentropfen zu Markus, die sich schon weiter unten befinden. Dazwischen liegen die anderen Regenbogenfarben.

  • Erkläre den doppelten Regenbogen.

    Tipps

    Wenn Licht auf eine Grenzfläche zwischen Luft und Wasser trifft, wird es meist teilweise reflektiert und dringt teilweise durch die Grenzfläche hindurch.

    Das Licht des Regenbogens entsteht durch einzelne Regentropfen.

    Lösung

    Wenn Licht auf eine Grenzfläche zwischen Wasser und Luft trifft, dann wird es meist nicht vollständig reflektiert oder durchdringt die Grenzfläche vollständig. Stattdessen teilt sich das Licht auf. Dabei wird ein Teil des Lichtes reflektiert und ein anderer Teil dringt durch die Grenzfläche.

    So kann es auch dazu kommen, dass ein Teil des Lichts nicht bereits nach der ersten Reflexion den Regentropfen verlässt, sondern zunächst noch ein zweites Mal reflektiert wird. Anschließend tritt es dann in einem anderen Winkel aus dem Regentropfen aus. Dieses Licht bildet dann den zweiten, schwächeren Nebenregenbogen. Durch die zweite Reflexion kehrt sich auch die Reihenfolge der Farben um, wie du in diesem Bild erkennen kannst.

    Ein Teil des Lichtes wird sogar noch ein drittes und ein viertes Mal im Regentropfen reflektiert. Dieses Licht bildet die sogenannten tertiären und quartären Regenbögen. Das Licht ist bei diesen Regenbögen zu schwach, um sie noch zu erkennen. Aber nachdem man lange vermutete, sie wären nur theoretisch möglich, konnte man inzwischen tertiäre und auch quartäre Regenbögen fotografisch festhalten.

  • Nenne die Eigenschaften von weißem Sonnenlicht.

    Tipps
    Lösung

    Weißes Sonnenlicht ist nicht wirklich weiß. Es ist eine Mischung aus Licht mit unterschiedlichen Farben, den sogenannten Spektralfarben. Bei einem Regenbogen werden die unterschiedlichen Lichtfarben aufgespalten, sodass sie einzeln zu sehen sind.

  • Bestimme den maximalen Sonnenwinkel.

    Tipps

    Wenn die Sonne am Horizont steigt, sinkt der Regenbogen.

    Lösung

    Je nachdem, an welcher Stelle das Sonnenlicht einen Regentropfen trifft, wird es in einem anderen Winkel reflektiert. Wenn ein Lichtstrahl den runden Regentropfen genau mittig trifft, wird er in sich selbst zurückgeworfen und je weiter der Lichtstrahl neben der Mittelachse auf den Regentropfen trifft, desto größer wird der Reflexionswinkel. Trifft der Sonnenstrahl genau den Rand des Tropfens, dann wird der Winkel schließlich am größten. Wie groß genau, hängt von der jeweiligen Lichtfarbe ab. Weil violettes Licht an der Oberfläche des Regentropfens stärker gebrochen wird als rotes, ist der maximale Reflexionswinkel bei violettem Licht mit $40°$ kleiner als bei rotem Licht, das in einem Winkel von bis zu $42°$ reflektiert wird.

    Wenn die Sonne am Horizont steigt, sinkt der Regenbogen für einen Beobachter zum Horizont herunter, bis er nicht mehr zu sehen ist. Wenn die Sonne im Winkel von $40°$ zum Erdboden steht, wird das violette Licht nur noch von den untersten Regentropfen zum Betrachter zurückgeworfen und verschwindet anschließend scheinbar im Erdboden. Wenn das Sonnenlicht schließlich in einem Winkel von mehr als $42°$ zum Erdboden einfällt, ist auch das rote Licht nicht mehr zu sehen und der Regenbogen ist komplett verschwunden.

    Also gilt:

    • Fallen die Sonnenstrahlen in einem Winkel von $35^\circ$ auf den Erdboden, so sieht man den Regenbogen komplett.
    • Fallen die Sonnenstrahlen in einem Winkel von $41^\circ$ auf den Erdboden, so sieht man den Regenbogen teilweise.
    • Fallen die Sonnenstrahlen in einem Winkel von $43^\circ$ auf den Erdboden, so sieht man keinen Regenbogen.
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