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01. 07. 2009
Grundfragen der Physik,
neu gestellt und beantwortet von einer Frau
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Physik
Regenbogen
 
Der Regenbogen
und  andere seltsame Licht-Erscheinungen

Die Übersicht:
  1. Der Regenbogen - ein Schul-Beispiel
  2. Das Regenbogen-Rätsel
  3. Die Kerze vor dem Fernseher
4. Der Regenbogen-Kreis vor der Lampe


1. Der Regenbogen - ein Schul-Beispiel
 
Rechts sehen Sie ein Privatfoto von einem Doppelregenbogen, den ich selbst von meinem Fenster aus sah. In natura war der Hell-Dunkel-Kontrast zwischen innerem Teil, dem  Teil zwischen den beiden Regenbögen und dem äußeren Teil nicht so intensiv sichtbar wie auf diesem Foto. Doch die Helligkeit im Innern des unteren Bogens und die starke Verdunkelung zwischen den Bögen war auffällig. Ein größeres Foto und  eine  ausführlichere Beschreibung dessen, was ich da sah,  können Sie durch Klicken auf das Foto aufrufen: auf dieser Seite "Regenbogenbild" finden  Sie dieses Foto bearbeitet (Helligkeit, Farbwerte), weil ich sehen wollte, ob weitere Informationen über den Regenbogen und das Licht  dabei zu gewinnen sind.  Auf dieser Seite gibt es weitere interessante Fotos von Regenbögen.
Regenbogen-Foto, klein
Quelle:
Privatfoto L. Tiede
Lehren und lernen ?
Wissen - glauben - beweisen?
Mein Sohn, der dieses Naturschauspiel ebenfalls gesehen hatte, erzählte in der Schule davon. Die Physik-Lehrerin bestritt, daß es  "zwei Regenbögen" gäbe. Erst als er das Foto mitnahm, mußte sie es glauben.
 
2. Das Regenbogen-Rätsel
Das Farb-Spektrum
Der Regenbogen wirft eine Frage auf: die nach dem Kontinuum der Wellenlänge. Die Übergänge zwischen den erkennbaren Farbunterschieden sind kontinuierlich. Man lernt, daß dieser Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes  zwischen   ca. 390 und ca. 780 nm liegt.  Doch das ist schwer vorstellbar, geradezu paradox: Wo und wie geht eine Wellenlänge in eine andere über? Gibt es beispielsweise an einem Ort 555nm, gleich nebenan 554 nm oder liegt dazwischen noch eine Wellenlänge von 554,5 nm usw.? Im Wellebild des Lichtes kommt man hier nicht weiter, einfacher ist es, sich das Licht als Teilchen (Photon) vorzustellen, dessen Energiewert einer  definierten Wellenlänge entspricht.
siehe zu diesem Problem auch erste Ausführungen über das Kontinuum im Thema Struktur der Materie »  Kontinuum
Eins oder zwei?
Die "Weltformel" ist überall, auch hier: Jedes "eine" ist gleichzeitig "zwei" bzw.  auch hier kann  man "zwei zu eins machen": Die "eine" Naturerscheinung besteht aus zwei Bögen.
Es ist kaum bekannt und ziemlich unbeachet, daß auch ein  Prisma, wenn Sonnenlicht es durchstrahlt, zwei Spektren erzeugt, nicht eines: das Licht tritt durch eine der drei Flächen in das Prisma ein und an den zwei  gegenüberliegenden Flächen wieder aus. Das Abbild an der Wand ähnelt einem solchen Doppel-Regenbogen.
siehe in Mathematik » Weltformel
Farben-Lehre
Teil der Goetheschen Farbenlehre ist übrigens, daß Farbe als Übergang zwischen Licht und Dunkelheit angesehen wird. Das macht den dunklen Streifen zwischen den beiden Bögen noch spannender! 
Goethes Farbenlehre ist ziemlich verpönt unter echten Physikern. Es könnte den Ruf als Wissenschaftler kosten, sich mit ihr zu befassen.  Seien Sie also bitte vorsichtig, falls Sie neugierig geworden sind, erzählen  Sie nicht jedem davon!
mehr über Goethes Farbenlehre in
Fremdtexte  »  Bleecken, S.  
Gibt es den Regenbogen überhaupt?  - Begriffe hinterfragt
Auch erkenntnistheoretisch ist der Regenbogen spannend: Er ist ein sehr anschauliches Beispiel für die Frage, was "Sein" ist. Was bedeutet es, wenn man sagt "Es gibt ..." ? Die Dinge des Alltags - da sind wir uns sicher - die "gibt es".

Gibt es Schatten oder Wasserwirbel? Ein Wasserwirbel ist Wasser, das sich in besonderer Weise bewegt und dadurch den Eindruck erweckt, er  besäße eine relative Eigenständigkeit und relativer Stabilität wie ein normaler Körper. Doch der Körper bleibt stabil aus sich heraus,  während der Wasserwirbel verschwindet, wenn kein Wasser  bzw. keine Kraft mehr zugeführt wird. Das Wort "Wasserwirbel" ist nur die Verdinglichung   der Tätigkeit, daß Wasser sich kreisförmig bewegt. Ein Schatten ist nur ein Stück Oberfläche, auf das kein Licht fällt, während in der Umgebung Licht auf die angrenzende Oberfläche fällt. Die Illusion des "Seins" entsteht durch die Tatsache, daß diese Fläche  zusammenhängend ist und sich mitbewegt wie eine zweidimensionale Figur. Er verschwindet bei trübem Licht oder Dunkelheit.

Mit dem Begriff "Regenbogen" erfolgt in diesem Sinne ebenfalls nur die Verdinglichung  eines Vorgangs  - der Tatsache, daß Licht an Regentropfen reflektiert wird. Er ist also ebensowenig ein "Ding" wie der Wasserwirbel oder der Schatten. Worte wie "Phänomen", "Ereignis" oder "Erscheinung" sind zur Beschreibung besser geeignet als das  Alltagswort "Ding".
 
3. Die Kerze vor dem Fernseher
Die Beschreibung des Phänomens
Sicher haben Sie schon einmal durch eine Doppelglasscheibe den Mond gesehen: im bestimmten Winkel gesehen, sieht man nicht nur den Mond selbst, sondern auch noch ein kleines schwaches Abbild des Mondes, das sich  daraus ergibt, daß das an der zweiten Scheibe  von außen gespiegelte Mondlicht von der ersten Scheibe wieder reflektiert wird.

Hält man eine   brennende Kerze vor einen Fernsehgerät, kann man auf der Scheibe (Doppelverglasung) zwei "Spiegelbilder" erkennen: eines zeigt nur die Flamme, ganz klar und ohne "Schein" darum, das andere zeigt nur den Lichtschein um die Kerze, ohnen die Flamme. Die Kerze selbst ist in beiden Spiegelbildern zu sehen, mit erkennbaren klaren Umrissen, einmal etwas stärker, einmal etwas schwächer. Die Überlagerung der beiden Spiegelbilder ist   unterschiedlich stark ausgeprägt, je nach dem Ort der Kerze und dem eigenen Standort und dem Winkel zwischen beiden Standorten gegenüber dem Bildschirm.
1. Scheibe  =
die äußere Glasscheibe,
2. Scheibe =
die innere Glasscheibe
Die Erklärung
Mir geht es nur um die Frage, wie dieses Phänomen der Spiegelung von Flamme und Schein zustande kommt. Ich habe noch keine Erklärung dafür.
 
4. Der Regenbogenkreis vor der Lampe
Die Beschreibung des Phänomens
Bei einer Hochleistungs-Glühlampe - ich kann nicht sagen, welcher -  sehe ich rund um ihren Lichtaustrittskegel einen "Regenbogen-Ring" mit sehr deutlichen Farben. Da ich so eine Erscheinung noch nie bewußt wahrgenommen habe, schaue ich genauer hin:
Von der Lampe gehen sehr intensive "Lichtstrahlen" nach allen Seiten aus, stärker als bei normalen Lampen. Dann ist dieser Ring zu sehen, aus größerer Entferung (10 - 15 m) erscheint er so, als hätte er einen Durchmesser von ca. 1,5 m. Wenn ich mich nähere, wird der Ring immer kleiner und intensiver: die Farben verlaufen so, daß der Innenring zum blau-violetten, der Außenring zum orange-roten geht.  Ein zweiter Bogen ist nicht zu erkennen.   Schließlich ist der Ring nur noch scheinbar 0,5 m im Durchmesser und so intensiv (Lampenlicht und Regenbogenkreis), daß ich nicht mehr hinsehen kann. Je nach Beobachtungswinkel wird  der Kreis schwächer oder stärker.
 
Die Erklärung
Da ich dieses Phänomen zum ersten Mal bewußt sah, muß ich erst einmal darüber nachdenken, wie es zu erklären sein könnte.
Am Rande  angefragt: Gibt es Lichtstrahlen oder gibt es sie nicht?
 
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