Physik - Kaleidoskop

Regenbogen 375
Nebenregenbogen
Bisher wurden Strahlen betrachtet, die genau einmal im Inneren der
Tröpfchen reflektiert werden. Der direkt oberhalb des Hauptbogens
gelegene Nebenregenbogen dagegen wird von zweifach reflektierten
Strahlen gebildet; weitere Nebenbögen werden entsprechend mehrfach
reflektiert. Nebenbögen sind deutlich lichtschwächer als der
Hauptregenbogen, da bei jeder Reflexion ein Teil des Sonnenlichtes
unreflektiert den Regentropfen verlässt. Außerdem wird der Lichtstrahl
aufgrund des kleineren Ein- und Ausfallwinkels am Tropfen etwas
stärker wellenabhängig gebrochen und somit aufgefächert, was ebenso
zu einer weiteren Abschwächung führt. Nebenregenbögen können
daher nur bei sehr guten Lichtverhältnissen oberhalb und unterhalb des
Hauptregenbogens beobachtet werden.
Der Nebenbogen mit zweifacher Reflexion im Tropfen besitzt einen
Winkel von circa 50 Grad für rotes und 53 Grad für blaues Licht.
Entgegen der einfachen Reflexion am Hauptregenbogen, dessen obere
Hälfte von den einfallenden Strahlen an der oberen Hälfte des Tropfens
gebildet werden, sind es beim Nebenregenbogen mit zweifacher
Reflexion Lichtstrahlen, die am unteren Teil des Tropfens eintreten.
Mit jeder zusätzlichen Reflexion innerhalb des Bogens kehrt sich
außerdem der Farbverlauf ein weiters Mal um. Die nebenstehende
Grafik veranschaulicht den Strahlverlauf für den Nebenbogen mit
zweimaliger Reflexion in der Nähe der maximalen Ablenkung. Weitere
Nebenregenbögen höherer Ordnung, also mit mehr als zwei
Zweimalige Reflexion
Haupt- (links) und Nebenregenbogen (rechts).
Der Himmel im Inneren des Hauptregenbogens
erscheint stets heller als außerhalb davon.
Reflexionen innerhalb des Tropfens, sind wegen der oben beschriebenen zusätzlichen Abschwächung extrem selten
zu beobachten und wurden erstmals von Félix Billet (1808-1882) beschrieben, der auch die zugehörigen
Winkelabstände vom Sonnengegenpunkt dafür berechnete [2]
Im oberen Bild mit einem Haupt- und Nebenregenbogen fällt auf, dass der Himmel im Innern des Hauptbogens
deutlich heller als außerhalb erscheint und insbesondere der Bereich zwischen Haupt- und Nebenregenbogen
deutlich dunkler als seine Umgebung ist. Dieser Helligkeitskontrast entsteht, weil bei Winkeln unterhalb des
Maximalwinkels beim Hauptregenbogen sich die Farben überlagern und so ein weißes Licht erzeugen. Da beim
Nebenregenbogen der Farbverlauf umgekehrt ist, zeigt sich das etwas hellere weiße Licht bei Winkeln oberhalb des
Maximalwinkels des Nebenregenbogens. Dadurch entsteht zwischen diesen beiden Regenbogen ein dunkles Band,
welches zu Ehren seines Entdeckers Alexander von Aphrodisias als Alexanders dunkles Band bezeichnet wird.