Ist ein Transmissionsregenbogen möglich, also ein Regenbogen

Willswissen · Gast

Meine Frage:
Die Entstehung des Regenbogens ist mir wahrscheinlich klar, aber warum sehe ich keinen Regenbogen in Richtung Sonne. An Eiskristallen in der Luft ist doch auch ein ähnliches Spektralbild (sogenanntes Halo) möglich.

Meine Ideen:
Es gab zwar schon mal eine Diskussion dazu, aber leider für mich ohne befriedigende Klärung. Mich interssiert da insbesondere warum es nicht möglich sein soll, wobei doch das meiste Licht bei der 2. Brechung den Tropfen verlässt und nur ein kleiner Anteil reflektiert wird (oder liege ich da falsch?).

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Bei Transmission kann eine Lichtfarbe in allen möglichen Richtungen aus einem runden Regentropfen herauskommen, deshalb sieht man bei Transmission durch Regentropfen keinen schönen Regenbogen wie im Reflexionsfall (da sind die Farben schön nach Betrachtungswinkel sortiert).

Denn unter welchem Winkel ein Lichtstrahl einer Farbe bei Transmission aus einem runden Regentropfen herauskommt, hängt völlig davon ab, wo (und damit unter welchem Winkel zur Oberfläche des Tropfens) er in den Tropfen eintritt.

Bei Eiskristallen ist der Unterschied, dass die sechseckig sind, so dass es viel weniger verschiedene Möglichkeiten für Winkel gibt, unter denen das Licht da herauskommt. Die Eiskristalle wirken also viel mehr wie ein Prisma mit definiertem Winkel und geraden Seiten, und deshalb sieht man dort unter bestimmten Winkeln auch bei Transmission bevorzugt bestimmte Farben.

StudentT · Anmeldungsdatum: 02.03.2009 Beiträge: 148

Hallo zusammen!

Es gibt durchaus einen Transmissionsregenbogen, wie beispielsweise auch die Abbildung hier andeutet:

http://www.cornelsen.de/teachweb/1.c.492298.de

Dort sieht man Strahl 2, der diesen Regenbogen bildet. Das Problem ist nur, dass dieser wesentlich schwächer ist, als die eigentlichen Regenbögen, die man mit der Sonne im Rücken sehen kann. Zudem wird dieser Bogen, der kreisförmig um die Sonne entsteht meist von der Sonne selbst überstrahlt. Wenn man jedoch jede Gelegenheit wahrnimmt, bei der man durch einen Regenschauer hindurch schwach noch die Sonne erkennen kann und genau darauf achtet, so kann man zumindest Teile dieses Regenbogens (meist im "Wolkenband", also rechts und links je als nahezu senkrechte Streifen) erkennen. Viel Erfolg bei der Suche!

Gruß
Markus

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Vielleicht zur Vermeidung von Missverständnissen:

Das Foto in StudentT's Link zeigt einen ganz normalen "Reflexionsregenbogen". Die Skizze in diesem Link zeigt, wie ein Reflexionsregenbogen zustandekommt, bei dem das Licht zweimal im Tropfen reflektiert wird (es gibt auch Regenbögen, bei denen das Licht einmal im Tropfen reflektiert wird, das sind die "normalsten" Regenbögen.)

Der Link hat zum Thema hier nur einen Bezug, nämlich dass man die Skizze darin auch ein bisschen hernehmen kann, um zu zeigen, welcher Teil der Strahlen durch so einen Regentropfen betrachtet wird, wenn man sich überlegt, ob und wie und wie gut man so etwas wie einen Transmissionregenbogen sehen kann.

Der Strahl 2 in der Skizze in diesem Link ist derjenige Lichtstrahl, der ohne Innenreflexion, nur mit zweimal Brechung an der gekrümmten Tropfenoberfläche, transmittiert wird. Nicht gezeigt in dieser Skizze sind all die anderen Strahlen, die mit derselben Farbe, aber etwas parallel versetzt auf den Tropfen einfallen und aus dem Tropfen alle unter einem anderen Winkel austreten. Wenn da also etwas transmissions-regenbogen-artiges entsteht, dann ist es nicht nur schwächer sichtbar, sondern auch weniger klar nach Farben sortiert als ein schöner normaler Regenbogen.

StudentT, hast du schon irgendwo nette Links gefunden zu dem, was du als Transmissionsregenbogen beschreibst?

StudentT · Anmeldungsdatum: 02.03.2009 Beiträge: 148

Hallo!

Die Abbildung ist natürlich nicht ideal, weil sie den Strahl nur einfach darstellt. In Wirklichkeit ist natürlich die Frage, unter welchem Winkel besonders viele Wellenlängen austreten. Ich kann mich jedenfalls erinnern, dass wir in Optik damals den Raumwinkelradius des (meist) theoretischen Regenbogens, der kreisförmig um die Sonne zu sehen sein sollte, berechnen mussten. Wirklich gute Quellen dazu habe ich spontan jetzt nicht gefunden.

Auf dieser Seite hier,

http://users.physik.fu-berlin.de/~wbrewer/ph3_regenb.html#Farbringe

wird lediglich folgendes gesagt. Zitat: "In Wirklichkeit gibt es beliebig viele ‚Regenbögen‘; die meisten sind aber nicht am Himmel sichtbar, weil sie zu schwach sind oder in Vorwärtsrichtung ausgestrahlt, wo sie von dem direkten Sonnenlicht überstrahlt werden."

Das deckt sich mit dem, was ich zu den Beobachtungsbedingungen des Transmissionsregenbogens gesagt hatte. Hier,

http://www.atoptics.co.uk/droplets/corona.htm

wird von einer Korona gesprochen, aber ich denke, hier handelt es sich um das, was ich meinte. Vielleicht sollte man das Phänomen tatsächlich von dem trennen, was man klassisch als Regenbögen bezeichnet, da die Entstehung und Beobachtung doch etwas anders und komplizierter ist.

Gruß
Markus

Chillosaurus · Anmeldungsdatum: 07.08.2010 Beiträge: 2440

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Schöne Links smile

Zu Eiskristallen finde ich oft den Begriff Halo, vergleiche

http://de.wikipedia.org/wiki/Halo_%28Lichteffekt%29

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

mal kurz eine Zwischenfrage:
gibt es eigentlich ein Maß dafür, wie viel Licht in einer Kugel totalreflektiert werden kann, als Anteil des gesamten einfallenden Lichtes?

Normalerweise müsste in einer Kugel ja überhaupt keine Totalreflexion stattfinden können (wegen umkehrbarem Lichtweg und Brechungswinkel="Einfallswinkel" innerhalb der Kugel, da der Lichtstrahl mit den Radien zu den Einfallspunkten ein gleichschenkliges Dreieck bildet)

Oder geht man gleich davon aus, dass Regentropfen keine idealen Kugeln sind?

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Totalreflexion braucht man hier ja auch gar nicht unbedingt.

An der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft wird ein Teil reflektiert, und ein Teil durch die Grenzfläche transmittiert. Wie groß die beiden Teile, in Abhängigkeit vom Winkel zur Grenzfläche, sind, sieht man mit den Fresnel'schen Formeln, vgl.

http://de.wikipedia.org/wiki/Fresnelsche_Formeln

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

stimmt, meine Frage war auch eigentlich auf den "üblichen" Regenbogen bezogen, weil der wurde hier auch mal kurz erwähnt, deswegen wollte ich nicht extra ein neues Thema aufmachen.
(bzw. ist es beim normalen Regenbogen eben diese "normale" Reflexion, weil der Grenzwinkel für Totalreflexion nicht erreicht werden kann)
Danke so eine Formel habe ich gemeint!