Alltagsphänomen: Regenbogen
Einordnung in den Lehrplan Jahrgangsstufe 7/8, Gymnasium Strahlenoptik Licht an Grenzflächen Farben
Vorkenntnisse Elementare geometrische Kenntnisse Kenntnis des Lichtspektrums Wissen über Reflexion, Brechung und Dispersion eines Lichtstrahls
Einsatz im Unterricht Einstiegsexperiment zur Farbenlehre Geometrische Erklärung von Beobachtungen in der Natur
Regenbogen
Brechung Beim Übergang zwischen optischen Medien unterschiedlicher Dichte wird ein Lichtstrahl gebrochen In dichteren Medien, beispielsweise Glas oder Wasser pflanzen sich Lichtwellen langsamer fort als in Luft
Brechung Aus dem Brechungsgesetz von Snellius n1 sin α = n sin β folgt: sin β = sin α : n mit: n ist die Brechzahl des Mediums, n = 1 für Luft, n = 1,3312 für Wasser
Dispersion Die Geschwindigkeit des Lichts und damit die Brech- zahl ist abhängig von der Lichtwellenlänge. Farbe Brechzahl β bei α = 45° rot 1,3312 32° 05´ gelb 1,3330 32° 02´ blau 1,3406 31° 50´ violett 1,3435 31° 45´
Entstehung des Regenbogens an einem Tropfen
Brechung, Dispersion und Reflexion im Wassertropfen
Farbe des Lichts in Abhängigkeit vom Streuwinkel Hauptregenbogen Wassertropfen blau 40° rot 42° Licht
Lichtbrechung beim Nebenregenbogen
Haupt- und Nebenregenbogen
Entstehung des Regenbogens durch mehrere Tropfen im Auge des Betrachters
Überzählige Regenbögen als Folge von Interferenz