Hoe ontstaat een regenboog?

Hoe ontstaat een regenboog?

Laatst fietste ik door de regen en was er een prachtige dubbele regenboog te zien, die helemaal de grond raakte. Uiteraard dacht ik aan het verhaal van de pot met goud die daar volgens de verhalen zou moeten staan. Helaas weet iedereen wel beter dan naar de pot met goud te zoeken. Blijft een feit dat het een wonderlijk natuurfenomeen is. Hoe ontstaat een regenboog nu eigenlijk?

Zonlicht bestaat uit alle kleuren licht tegelijkertijd. Er zit dus zowel blauw, rood, paars, groen en zelfs infrarood en ultraviolet in. Licht is een golf, waarbij de golflengte van het licht (de afstand van een golf om één keer op en neer te gaan) de kleur van het licht bepaalt. Een grote golflengte (lange golf) is rood, en een kleine golflengte is blauw (korte golf), zoals je kunt zien in de afbeelding hieronder.

Golflengtes van verschillende kleuren licht

Je kunt je waarschijnlijk wel voorstellen dat de golflengte ook nog langer kan zijn dan rood, of korter dan paars. In het eerste geval, waarin de golflengte nog langer is dan bij rood licht, dan kom je bij infrarood licht en uiteindelijk radio- en tv-straling. In het tweede geval, waarbij er sprake is van een erg korte golflengte, dan kom je vanzelf bij ultroviolet, röntgen- en gammastraling. Alle soorten licht samen noem je het elektromagnetische spectrum, wat hieronder staat weergegeven.

Het elektromagnetische spectrum

Zoals je kunt zien neemt het zichtbare gedeelte van dit spectrum slechts een heel klein deel in beslag. Zo heeft paars licht een golflengte van ongeveer 400 nanometer, dat is slechts 0,0000004 meter!

Terug naar het licht van de zon. Zonlicht is dus een verzameling van allerlei kleuren licht van verschillende golflengtes. Vergis je niet, er zit ook schadelijk licht in van röntgenstraling, maar dat wordt gelukkig geblokkeerd door de atmosfeer waardoor wij op Aarde veilig zijn. Dit heeft echter wel gevolgen voor astronauten, die door de aanwezigheid van deze straling, niet te lang in de ruimte mogen zijn. Ze worden immers niet beschermd tegen deze schadelijke straling van de Zon en de rest van de ruimte.

Licht breken

Als licht wisselt van medium (bijvoorbeeld van lucht naar water), dan wordt het licht gebroken. Als licht gebroken wordt, dan betekent dit dat de invalshoek verandert. Dit klinkt misschien vreemd, maar je bent zeker bekend met het effect. Ter illustratie, op onderstaande afbeelding zie je hoe de wisseling van het medium, het mogelijk maakt dat het potlood gebroken lijkt.

Breking van licht

Zoals je ziet legt het licht een andere weg af door het water dan door de lucht. Precies bij het wateroppervlak klopt het beeld niet: de potlood maakt natuurlijk niet echt zo’n gekke knik. Schematisch gebeurt er het volgende:

Breking van licht

De rode lichtstraal wordt afgebogen wanneer hij van lucht het water in gaat. Als gevolg zie je het potlood zo’n rare knik maken.

Hoe sterk het licht gebroken wordt, is grotendeels afhankelijk van het medium: zo breekt licht anders in water dan in olie. Daarnaast is het ook afhankelijk van de golflengte. Paars licht wordt sterker gebroken dan rood licht. Dan krijg je het volgende effect:

Breking van licht met een prisma

Op bovenstaande afbeelding kun je zien dat er aan de linkerkant een ‘gewone’ straal licht het prisma in gaat, terwijl er aan de rechterkant meerdere banen aan licht tevoorschijn komen (een regenboog!).

Regenboog

Een regenboog ontstaat op ongeveer dezelfde manier. Je kunt een regenboog immers alleen zien wanneer het regent en er op een bepaalde plaats erg veel regendruppels zijn. Als licht een regendruppel binnenvalt, wordt het licht gebroken zoals bij de prisma hierboven. Bovendien wordt de lichtstraal een aantal keer weerkaatst. Hieronder zie je een afbeelding die laat zien hoe het werkt.

Breking van een lichtstraal in een waterdruppel

De gebroken lichtstraal verlaat de druppel dus op een andere plek dan waar hij binnenkwam. Als je de zon in je rug hebt, gaat de lichtstraal van de zon langs je heen naar de regenwolk. Daar wordt de lichtstraal afgebogen en gebroken zoals hierboven en wordt het teruggekaatst naar jouw oog. Je ziet nu de individuele kleuren van het zonlicht!

Schematische weergave van een regenboog

Conclusie

(zon)Licht bestaat uit meerdere kleuren licht, waarbij de golflengte van het licht bepaalt welke kleur het licht is. Een lichtstraal kan worden gebroken als het van medium (lucht/water) verandert (of met behulp van een prisma), waarbij verschillende golflengtes aan licht op een verschillende manier uiteenvallen. Een lichtstraal, waarin dus alle kleuren licht zitten, wordt door bijvoorbeeld regenwater uiteen gespleten in allerlei kleuren licht. Regendruppels zorgen niet alleen voor de breking van het licht, maar ook voor de weerkaatsing van het licht, waardoor wij regelmatig een regenboog kunnen zien.

Luc Hendriks's afbeelding

Over Luc Hendriks

Nijmegen http://www.heel.al

Reacties