Du hast es sicher schon erlebt. Nach einem Sommerregen bricht Licht durch die Wolken und am Himmel erscheint ein leuchtender Bogen in allen Farben. Doch warum geschieht das und weshalb sieht jeder Regenbogen ähnlich aus? Die Antwort liegt in den Naturgesetzen von Lichtbrechung, Dispersion und Geometrie.
Der Regenbogen ist ein Zusammenspiel aus Sonnenlicht und winzigen Wassertröpfchen in der Luft. Jeder Tropfen funktioniert wie ein natürliches Prisma. Beim Eintritt verlangsamt sich das Licht, da es in Wasser eine andere Geschwindigkeit hat als in Luft. Diese Veränderung nennt man Brechungsindex. Da jede Wellenlänge einen leicht anderen Brechungsindex besitzt, wird das Licht aufgespalten. Dieser Effekt heißt Dispersion.
Im Inneren des Tropfens wird der Lichtstrahl einmal reflektiert und beim Austritt erneut gebrochen. Dadurch entsteht eine noch deutlichere Trennung der Farben. Entscheidend ist jedoch der Austrittswinkel: Nur Licht, das unter einem bestimmten Winkel unser Auge erreicht, wird als Regenbogen sichtbar. Für den Hauptbogen liegt dieser sogenannte minimale Ablenkwinkel bei etwa 42 Grad. Deshalb steht der Regenbogen immer der Sonne gegenüber wer ihn sehen will, muss sich mit dem Rücken zur Sonne drehen.
Farbreihenfolge: Außen sehen wir Rot, innen Violett. Der Grund: kurzwelliges Licht wie Violett (etwa 400 nm) wird stärker abgelenkt, während langwelliges Licht wie Rot (etwa 700 nm) weniger stark gebrochen wird. So sortiert der Regentropfen das Licht ganz von selbst in seine Spektralfarben.
Komplexe Regenbogenphänomene:
Der klassische Regenbogen ist nur der Anfang. Tatsächlich ist die Form ein vollständiger Kreis. Der Boden verdeckt den unteren Teil, doch aus einem Flugzeug oder von einem hohen Berg aus lässt sich dieser Kreis vollständig sehen. Im Zentrum kann eine helle Lichtscheibe entstehen, die sogenannte Glorie. Sie entsteht nicht durch Brechung, sondern durch Rückstreuung und Beugung an sehr kleinen Wassertröpfchen.
Doppelregenbogen: Unter bestimmten Bedingungen kann ein zweiter, schwächerer Regenbogen sichtbar werden. Dieser Sekundärbogen entsteht durch zwei Reflexionen innerhalb des Tropfens. Dabei verliert das Licht mehr Energie, weshalb der zweite Bogen blasser ist. Sein Austrittswinkel liegt zwischen 50 und 53 Grad, und die Farbreihenfolge ist umgekehrt – innen liegt Rot, außen Violett.
Nebelbogen: Wenn die Wassertröpfchen sehr klein sind, etwa bei Nebel, werden die Farben durch Beugung überlagert und vermischen sich. Das Ergebnis ist ein blasser, fast weißer Bogen, der nur schwach sichtbar ist.
Supernumeraries. Feine zusätzliche Bänder, die sich dicht am inneren Rand des Hauptbogens zeigen, entstehen durch Interferenz von Lichtwellen. Sie treten nur bei gleichförmig großen Tropfen auf und sind ein faszinierendes Zeichen für die Wellennatur des Lichts.
Praxiswissen: So findest und fotografierst du Regenbögen
Wie intensiv und farbenprächtig ein Regenbogen erscheint, hängt stark von äußeren Bedingungen ab. Große Tropfen erzeugen kräftigere Farben, kleine Tropfen führen zu weicheren Übergängen. Auch der Sonnenstand ist entscheidend: Je tiefer die Sonne steht, desto höher erscheint der Bogen am Himmel. Besonders eindrucksvoll sind Regenbögen am frühen Morgen oder späten Nachmittag.
- Sonne im Rücken, Regen oder Sprühnebel vor dir – das ist die Grundvoraussetzung.
- Ein dunkler Hintergrund, etwa eine graue Wolke, verstärkt den Kontrast und lässt die Farben intensiver wirken.
- Ein Polfilter reduziert Reflexionen und erhöht die Farbsättigung.
- Verwende ein Weitwinkelobjektiv, um den gesamten Bogen einzufangen, oder ein Teleobjektiv für Details am Farbsaum.
- Leichte Unterbelichtung (etwa -0.7 EV) verhindert ausgebrannte Lichter und sorgt für sattere Farben.
Häufige Fragen zum Regenbogen
Warum ist Rot außen und Violett innen?
Die Farben des Regenbogens entstehen durch die unterschiedliche Brechung des Lichts. Langwelliges Licht wie Rot wird weniger stark gebrochen und erscheint weiter außen. Kurzwelliges Licht wie Violett wird stärker abgelenkt und landet deshalb innen.
Warum steht der Regenbogen immer gegenüber der Sonne?
Nur Licht, das in einem Winkel von etwa 42 Grad reflektiert und gebrochen wird, gelangt in unser Auge. Dieser Winkel entsteht auf der der Sonne abgewandten Seite, deshalb sehen wir den Regenbogen immer gegenüber der Sonne.
Kann man einen vollständigen Kreis sehen?
Ja, der Regenbogen ist eigentlich ein Kreis. Der Boden verdeckt jedoch meist den unteren Teil. Von einem Flugzeug oder einem hohen Berg aus kann man den Kreis vollständig sehen.
Wie entsteht ein Doppelregenbogen?
Ein Doppelregenbogen entsteht, wenn das Licht im Regentropfen zweimal reflektiert wird. Dabei verliert es Energie, was den zweiten Bogen schwächer macht. Außerdem kehrt sich die Farbreihenfolge um: Innen liegt Rot, außen Violett.
Wie kann man einen Regenbogen am besten fotografieren?
Mit der Sonne im Rücken und einem dunklen Hintergrund kommen die Farben am besten zur Geltung. Ein Polfilter erhöht den Kontrast, und eine leichte Unterbelichtung sorgt für kräftigere Farben. Am eindrucksvollsten sind Regenbögen bei tief stehender Sonne.
