Welche Aspekte der Welleninteraktion sind für Regenbögen verantwortlich?

Welche Aspekte der Welleninteraktion sind für Regenbögen verantwortlich?
Anonim

Reflexion, Brechung und Dispersion sind die Hauptphänomene, die ein Regenbogen erzeugen.

Ein Lichtstrahl interagiert mit einem in der Atmosphäre schwebenden Wassertropfen:

Zuerst tritt es in das gebrochene Tröpfchen ein;

Zweitens interagiert der Strahl innerhalb des Tröpfchens mit der Grenzfläche Wasser / Luft an der Rückseite des Tropfens und wird zurück reflektiert:

Das von der Sonne einfallende Licht enthält alle Farben (d. H. Wellenlängen), so dass es WEISS ist.

In A haben Sie die erste Interaktion. Der Strahl interagiert mit der Grenzfläche Luft / Wasser. Ein Teil des Strahls wird reflektiert (punktiert) und ein Teil wird innerhalb des Tropfens gebrochen und gebogen.

Innerhalb des Tröpfchens tritt Dispersion auf. Die Geschwindigkeit der chromatischen Komponenten des Strahls (die verschiedenen Farben) variiert entsprechend ihrer Wellenlänge.

Grundsätzlich hängt die Geschwindigkeit innerhalb eines Mediums von RED beispielsweise von einer Zahl ab, die als Brechungsindex bezeichnet wird # n #. Diese Anzahl ist für jede Farbe etwas unterschiedlich. Diese geringfügige Abweichung verursacht einen Unterschied in der Biegung der verschiedenen chromatischen Komponenten innerhalb des Tropfens. ROT wird beispielsweise weniger gebogen als BLAU.

Sie können dies verstehen, wenn Sie sich das Snellsche Gesetz für die Brechung und die Abhängigkeit der Biegung mit dem Brechungsindex ansehen.

In B interagiert der jetzt zerstreute Lichtstrahl mit der Grenzfläche Wasser / Luft. Ein Teil davon gelangt in die Luft (punktiert) und ein Teil wird in das Tröpfchen zurück reflektiert. Diese Reflexion erhöht den Trenneffekt der Dispersion noch mehr, auch aufgrund der Krümmung der Oberfläche des Tröpfchens, an der die Reflexion auftritt.

In C erfahren die nun getrennten chromatischen Komponenten eine weitere Brechung, wodurch der Abstand zwischen ihnen noch erhöht wird.

Möglicherweise sehen Sie zusammen mit dem ersten einen sekundären (schwächeren) Regenbogen, wie von René Descartes gezeigt:

(Bildquelle: René Descartes, Discours de la méthode (1637))

RAY A = Primär

RAY F = Secondary (mehr interne Reflexe = schwächer)