Unter dem Bogen ist der Himmel etwas heller.

Wenn ein Lichtstrahl annähernd so auf dem Tropfen auftrifft, erzeugt er den bunten Haupt-Regenbogen.

Quelle: S. Wetzel, Wikipedia (verändert)

Das Licht kann aber auch andere Wege nehmen. Auf diesen überlagern sich alle Farben. Dadurch wird der Himmel unter dem Regenbogen heller.

Regenbogen

Jeder kennt einen Regenbogen, aber wie er entsteht, wissen nicht alle genau:

Ein Regenbogen ist eine Lichtreflexion. Deswegen ist er nur sichtbar, wenn die Sonne im Rücken des Betrachters steht und auf Tropfen in der Luft scheint.
Die Regenbogenfarben entstehen, weil die Farben, aus denen weißes Sonnenlicht besteht, unterschiedlich stark gebrochen werden (Rot am wenigsten und Violett am stärksten).
Der Hauptbogen entsteht durch Licht, das einmal im Tropfen reflektiert wird und dann wieder austritt.

Verbreitete Irrtümer

	Fakt
Jede Farbe tritt aus den Tropfen bei genau einem Winkel aus, und so entsteht der Regenbogen.	Tatsächlich sind auch andere Winkel möglich – je nachdem, wo genau der Lichtstrahl auf die Oberfläche des Regentropfens auftrifft. Am häufigsten sind die Winkel, wo die Regenbogenfarben zu sehen sind, aber auch andere sind möglich. Deswegen ist der Himmel unter dem Regenbogen heller als über ihm. Unter dem Regenbogen überlagern sich alle Farben wieder zu einem schwachen Weiß.
Im Regenbogen kann man die reinen Spektralfarben sehen.	Nur Rot ist (abgesehen vom durchscheinenden Hintergrund) rein; die anderen Farben sind mit den weiter äußeren vermischt. Regenbögen bestehen nicht aus Ringen verschiedener Farbe, sondern aus einer Überlagerung von "Scheiben" verschiedener Farbe (jeweils mit hellem Rand).
Regenbögen schauen immer gleich aus.	Unter gewissen Umständen sind seltene Varianten möglich, z. B. überzählige Regenbögen bei bestimmter Größe und Form der Tropfen.

Bemerkenswert finde ich, dass von meinen ca. zwanzig Physik-Schulbüchern kein einziges einen Regenbogen erklärt. Im Duden-Lexikon von 1966 heißt es sogar, dass die Theorie der Regenbögen noch gar nicht exakt berechnet wurde ...^[1]

Häufigkeit

Die Expertenmeinungen gehen scheinbar auseinander:

Regenbögen sind selter, als man glauben könnte. An allen Orten im verregneten England gibt es weniger als zehn helle pro Jahr.

Wer aufmerksam auf Regenbögen achtet, wird feststellen, dass sie viel häufiger sind als allgemein angenommen wird. Oft sind sie allerdings nur schwach und nicht vollständig zu sehen.

Kann beides stimmen, da im ersten Zitat nur von hellen Regenbögen die Rede ist.

Am häufigsten sind Regenbögen in den Stunden vor Sonnenuntergang, weil da die Sonne günstig steht und weil es da häufiger regnet als in den Morgenstunden.

Varianten

Oft ist außerhalb des Regenbogens ein zweiter, schwächerer zu sehen, der die Farben in umgekehrter Reihenfolge enthält (Rot innen, Violett außen). Dieser entsteht durch Licht, das zweimal in Tropfen gespiegelt wird, bevor es austritt.
Licht kann auch dreimal, viermal ... beliebig oft in Tropfen gespiegelt werden, bevor es austritt. Der Austritt ist jeweils überwiegend bei einem gewissen Winkel (mit gewisser Bandbreite). Das kann genau berechnet, aber kaum mehr gesehen werden, weil diese "Regenbögen höherer Ordnung" sehr lichtschwach sind. Auf Fotos lassen sie sich aber u. U. mit Nachbearbeitung sichtbar machen.
Unterhalb des Regenbogens können weitere, schmälere Bögen sichtbar sein – sogenannte "überzählige Regenbögen". Diese entstehen durch Interferenz, wenn die Regentropfen alle annähernd gleich groß, aber nicht größer als 1 mm sind.
Durch Reflexionen in Wasserflächen oder dgl. können mehrere Regenbögen (mit verschiedenem Mittelpunkt) gleichzeitig sichtbar sein.
Ein Regenbogen kann sich in zwei Bögen aufspalten, wenn er aus Tropfen zweier verschiedener Größen besteht. Dazu müssen offenbar zwei verschiedene Wolken gleichzeitig abregnen.

Regenbogen bei einem Springbrunnen

Regenbögen sind nicht nur genau unterhalb von Wolken zu sehen, da Regentropfen durch den Wind abgetrieben werden können.

Bei Sonnenschein und Betrachtung im richtigen Winkel ist auch in einem Springbrunnen ein Regenbogen(-Abschnitt) zu sehen. Ebenso im feinen Sprühnebel, den man mit einem Sprüher (für Pflanzen) erzeugt.

Halo mit Regenbogenfarben

Andere Phänomene mit Regenbogenfarben

Halos – Lichtbrechung an Eiskristallen in hohen Wolken
Glorien und irisierende Wolken – Beugung des Lichts an winzigen Tröpfchen

Vom Regenbogen sind diese Phänomene leicht zu unterscheiden, weil sie in einem anderen Winkel zur Sonne entstehen.

Weiter

Überzählige Regenbögen

Weblinks

Atmospheric Optics, Rainbows – Umfassende Sammlung aller Varianten und physikalisch exakte, verständliche Erklärung (soweit bekannt)

Quellen

[1]	Duden-Lexikon. Reinbek bei Hamburg: Rowohlt, 1966, Stw. "Regenbogen" – Regenbogen = "theoretisch noch nicht exakt berechnete atmosphärische Lichterscheinung, die auf Brechung, Beugung und Reflexion des Sonnenlichtes an Regentropfen und damit zusammenhängenden Interferenzerscheinungen beruht"

Seite erstellt am 6.9.2021 – letzte Änderung am 6.9.2021

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