| 5. Gedanken und Experimente rund um den Regenbogen - von Joachim Goerner |
| Reflexions-schild (bzw. Spiegel) |
Einen sehr interessanten Aspekt, wie man den Regenbogen unter Beachtung dieser Phänomene von Hell-Dunkel auch sehen kann, schildert Herr Joachim Goerner: |
aus zwei Mails von Joachim Goerner vom April 2010 |
| |
Der Regenbogen ist der dispersiv ausgefranste Rand einer ansonsten weißen Reflexionsscheibe .....
Das non-plus-ultra ist, einen Regenbogen bei Sonnenaufgang zu beobachten, wenn im Osten die Sonne aufgeht und im Westen eine Regenfront herannaht!" |
Der Link führt zu einer ebenfalls interessanten Regenbogen - Abbildung auf der Webseite eines Naturfotografen - auch die anderen Bilder dort sind sehenswert. |
| große Tropfen |
Zunächst: Regentropfen sind exakt kugelförmig, lediglich sehr große Tropfen werden von unten her durch die Luftreibung leicht eingedellt. Nichts desto trotz entstehen die farbintensivsten Regenbögen dann, wenn ausschließlich sehr große Tropfen vorhanden sind. |
|
| Beobachtungs-Tip |
Bedingt durch die physiologische Funktionsweise unserer Augen, lässt der Farbeindruck relativ schnell nach. Hat man einige Sekunden auf einen Regenbogen geschaut, kann man die Farbwirkung sehr stark intensivieren, indem man den Kopf zur Seite neigt. Dann betrachtet man den Regenbogen mit anderen Netzhautbereichen. Natürlich lässt dann auch dort der Farbeindruck relativ schnell nach, da legt man den Kopf dann zur anderen Seite, oder wieder gerade. Man staunt, wie sehr sich dadurch die Farben intensivieren bzw. es intensivieren sich ja nicht die Farben selbst sondern unsere Wahrnehmung derselben. Man muss den Kopf sehr stark zur Seite legen, denn die Augen halten sich bis zu einer gewissen Neigung gerade. Das kann man vorm Spiegel wunderbar beobachten: Man schaut sich selbst in die Augen und dann neigt man den Kopf ganz langsam nach links und nach rechts. |
|
| Das Licht im einzelnen Tropfen |
Licht, das auf einen Regentropfen trifft, kann an der Oberfläche reflektiert werden, oder es dringt in den Regentropen ein, und dann kann es an der Hinterseite wieder austreten, oder es wird an der Innenwand des Regentropfens reflektiert, um dann wieder auszutreten oder sogar eine oder mehrere weitere Innenwand-Reflexionen mitzumachen. Je mehr Innenwand-Reflexionen desto lichtschwächer wird das ganze. Der Sekundärregenbogen funktioniert mit zwei Innenwand-Reflexionen, der Hauptbogen mit einer Innenwand-Reflexion. Ein genau auf der Mittelachse in den Regentropfen eintretender Lichstrahl wird exakt 180° zurückgeworfen bei einer Innenwand-Reflexion. Je nachdem, wie weit weg von der Mittelachse ein Lichstrahl auf einen Regenbogen trifft, wird er nicht mehr 180° zurückgeworfen sondern weniger. Es gibt dabei einen Grenzwinkel, und ausgerechnet bei diesem Grenzwinkel ist die Lichtintensität maximal.
|
|
| Theoretisches Experiment: |
Man zeichnet per Zirkel oder Untertassen einen exakten Kreis, der den Wassertropfen darstellt. Dann zeichnet man exakt parallele Linien in gleichbleibendem Abstand, die die eintreffenden Sonnenlichstrahlen darstellen. Mit hilfe von Geodreieck, Taschenrechner und Lichtbrechungsformel konstruiert man nun für jeden Lichtstrahl den Strahlengang. Das ist zeitaufwendig aber bringt d e n ultimativen Erkenntnisgewinn! Man macht das für eine bestimmte Lichtwellenlänge [also Lichtfarbe] bis ins Detail und für zwei oder mehr weitere Lichtwellenlängen [also Lichtfarben] ansatzweise, um den Unterschied zu sehen. Und schon erkennt man was Fakt ist. |
Anmerkung zu diesem Experiment - siehe ganz unten |
| Praktisches Experiment |
Der Erkenntnisgewinn kommt mit dem Theoretischen Experiment! Die praktische Verifikation ist im Grunde nur die Kür, die Pflicht ist das Theoretische Experiment. Das Praktische Experiment funktioniert so, dass man eine etwas dickere kreisrunde Glasscheibe irgendwo auftreibt, sich irgendwoher eine starke Lichtquelle besorgt, beispielsweise einen alten Super8-Fimlprojektor, und mit hilfe von Farbfiltern, selbst gebastelter Schlitzblende und Linse [Lupe!] erkundet man den Strahlenverlauf, insbesondere den Grenzwinkel und die dortige Lichtstrahlenhäufung also das Lichtintensitätsmaximum exakt am Grenzwinkel. |
|
| Mathe ist nicht nötig, den Regenbogen zu verstehen. |
So. Das wär 's! Man kann solche Theoretischen Expermimente immer auch ohne jedes Blatt Papier anstellen, in seiner Phantasie, das lohnt sich immer, Einstein hat immer solche Theoretischen Experimente gemacht, alles in solchen Bildern gesehen. Leider machte Einstein den Fehler, alles immer in mathematische Formeln pressen zu wollen, anstatt den Mitmenschen seine Bilder zu erklären. Ein wirklich guter Physikleher aber kommt ohne jede Formel aus und ermöglicht seinen Schülern, Einsen zu schreiben auch ohne jeden blassen Dunst in Sachen Mathe. |
|
| Ein Farbspiel genießen |
Wenn Sie mal einen Wassertropen auf einem Blatt oder einem Grashalm sehen, nach Morgentau oder nach Regen oder weil Sie den Garten gesprengt haben, und der leuchtet hell in der Sonne, betrachten Sie ihn aus verschiedenen Blickrichtungen, bis Sie den Grenzwinkel erreichen, und dann ganz vorsichtig die Blickposition variieren, um den Tropfen bald violett, bald himmelblau, bald grün, bald gelb, bald orange und bald rot leuchten zu lassen. In diesem Moment beobachten Sie den Grenzwinkel und das dazugehörige Lichtintensitätsmaximum! Ein sagenhaftes Phönomen. Und je weniger Mathe desto mehr Sagenhaftigkeit. |
|
| Anmerkung |
Diese Beschreibung des Erkenntnisgewinns beim Zeichnen der Lichtstrahle, wie sie Herr Goerner im Abschnitt "Theoretisches Experiment" gibt, hat mich sofort an meine Erlebnisse beim Zeichnen von Spiralen erinnert - auch da erfuhr ich eine nicht in Worten bzw. mathematischen Formel beschreibbare Eigenschaft von Spiralen. Man kann sich noch so sehr mühen, diese Erkenntnis anderen beschreiben zu wollen, es hilft nichts - man muß es selbst tun um zu begreifen.
|
siehe auch den Text auf der Seite Wirbel - der Abschnitt "Das Geheimnis der Spirale" |
