Der Regenbogen
Blicken wir mit der Sonne im Rücken auf eine Regenwand, treten Regenbögen auf. Die beteiligten Wassertropfen sind meist etwa 1 bis 2 km von uns entfernt.
Je kleiner die Durchmesser der Tröpfchen, desto vollständiger ist das Farbenspiel der Bögen. Oft sind die beteiligten Tröpfchen etwa 0,4 bis 1 mm groß.
Bei kleineren Tröpfchen verschwindet zunächst das Rot aus dem Bogen.
Übrigens soll der Regenbogen polarisiert sein. Versuche mit einem Polarisationsfilter mögen sich lohnen.
Der Hauptregenbogen
Das Sonnenlicht dringt in ein Tröpfchen ein und wird dabei gebrochen. Weil diese Refraktion wellenlängenabhängig ist (Dispersion), spaltet sich der Strahl in ein Farbenband auf, bevor er an der Innenseite der Tropfens einmal reflektiert wird. Beim Austritt aus dem Tropfen tritt neuerlich Refraktion samt Dispesion auf. Der resultierende Winkel zwischen dem ein- und austretenden Lichtstrahl beträgt beim Hauptregenbogen 42 Grad.
Wir sehen nur jene Tropfen als Hauptregenbogen, bei denen dieser Winkel realisiert ist. Dabei liegt außen rot, innen violett. Der Hauptregenbogen besitzt einen Radius von 42 Grad, mit dem Sonnengegenpunkt als Zentrum.
Die Farben fließen ineinander und sind verwaschen, auch wegen des flächigen Charakters der Lichtquelle: Der Durchmesser der Sonne am Himmel beträgt ja 0,5 Grad.
Der Interferenzbogen
Der Interferenzbogen (auch "sekundärer Bogen" genannt) ist Teil des Hauptregenbogens. Er schließt unten an ihn an, also an der violetten Seite. Oft wechseln die Farben violett und grün einander mehrfach ab. Als Erklärung für das Zustandekommen des sekundären Regenbogens werden Interferenzen genannt.
Der Nebenregenbogen
Es gibt auch Tröpfchen, in denen das Licht zweimal reflektiert wird. Dann beträgt der Winkel zwischen ein- und austretenden Strahlen 51 Grad. Die Doppelspiegelung kostet allerdings Licht.
Das Phänomen realisiert sich in einem zweiten, achtmal schwächeren Regenbogen. Radius: 51 Grad. Dieser Nebenregenbogen legt sich außen konzentrisch um den Hauptregenbogen. Hier sind die Farben spiegelverkehrt, also rot innen.
Außen mag sich wieder ein Interferenzbogen anschließen. Dieser ist allerdings sehr lichtschwach.
Der Rote Regenbogen
Bei sehr niedrig stehender Sonne erscheint diese durch die Extinktion gerötet. Weil dann vorwiegend rötliches Licht in die Wassertropfen eindringt, ist auch das Ergebnis gerötet. Wir erblicken einen roten Regenbogen. Wegen des niedrigen Sonnenstands erreicht der rote Bogen eine größere Scheitelhöhe als der normale.
Dunkler zwischen den Bögen
Der Himmelsbereich zwischen Haupt- und Nebenregenbogen erscheint merklich dunkler als jener innerhalb des Hauptbogens - weil, so Marcel Minnaert (siehe Literaturliste), "jeder Tropfen auch stärker abgelenkte Strahlen in verschiedene Richtungen" reflektiert.
Der Mondregenbogen
Der Mond vermag ebenfalls Regenbögen an den Himmel zu zaubern. Allerdings ist selbst der Vollmond 400.000 mal lichtschwächer als die Sonne. Mondregenbögen entgehen somit fast immer unserer Aufmerksamkeit.
Fototipp
Für Regenbogen-Aufnahmen braucht es ein wirkliches Weitwinkelobjektiv; aber auch ein Tele kann interessante Eindrücke festhalten. Für letzteres Unterfangen ist ein Stativ angeraten.