„Sonnenuntergang ist meine Lieblingsfarbe. Danach kommt Regenbogen.“

Optische Phänomene einfach erklärt

Veröffentlicht am: 16.12.2018
Autor/in: Philipp
Lesezeit: Minuten

Nach dem letzten Thema über das Wunderwerk Auge widme ich mich heute einigen alltäglichen optischen Phänomenen. Viele davon begegnen uns jeden Tag, aber deren Entstehung hinterfragen nur Wenige. Meistens denken wir uns nichts dabei, denn für uns ist es Normalität. In diesem Artikel möchte ich einen kleinen Einblick über die Entstehung dieser Phänomene geben.

Der Regenbogen

Fangen wir mit einer Erscheinung an, die wirklich jeder kennt – dem Regenbogen. Wenn wir einen sehen, wird häufig das Handy gezückt, um dieses tolle Naturschauspiel festzuhalten.

Aber wie genau entsteht überhaupt ein Regenbogen?

Häufig ist dieses faszinierende Farbenspiel nicht, denn zur Entstehung müssen einige Faktoren erfüllt werden. Zum einen muss die Sonne scheinen und es auch gleichzeitig regnen. Die Wahrscheinlichkeit ist hierfür im Herbst oder Frühling am höchsten. Außerdem muss die Sonne im Rücken stehen, damit man dieses Phänomen überhaupt wahrnehmen kann.

Hier die genaue Entstehung:

Die Sonnenstrahlen treffen auf die vielen kleinen Regentropfen und auf einmal wird aus dem „unsichtbaren“ Licht dieser farbige Bogen. Der physikalische Hintergrund basiert auf dem Prinzip der dispersion. Disper… Was??? Geht das auch auf deutsch? Aber klar geht das auch einfacher!

Das Licht, das von der Sonne auf die Erde trifft, ist weißes/einfarbiges Licht. Für uns Menschen werden die einzelnen Farben darin erst sichtbar, wenn es an einer Fläche oder einem anderen Medium (Luft => Wasser) gebrochen wird. Bei dieser Brechung wird das Licht in seine Bestandteile zerlegt. Die für das menschliche Auge wahrnehmbaren Farben liegen in einem Bereich von violett bis rot (in Wellenlängen: 380 – 780 Nanometer). Fällt dir etwas auf? Genau diese Farben siehst du auch im Regenbogen!

Warum ein Regenbogen?

Das Auftreten eines farbigen Bogens lässt sich darauf zurückführen, dass jede Farbe in einem anderen Winkel (zwischen blau und rot liegen aber nur 2°) gebrochen und reflektiert wird. Das führt dazu, dass die unterschiedlichen Farben neben und nicht übereinander liegen. Wenn der Erdboden nicht im Weg wäre, würde sogar ein kompletter farbiger Kreis zu sehen sein.

Warum ist der Himmel blau?

Du schaust hoch und, solange keine Wolken den Blick versperren, kannst du ihn sehen, den blauen Himmel. Wir kennen ihn nur in blau oder je nach Uhrzeit auch rötlich.

Aber wieso ist der Himmel nicht gelb oder grün?

Das Licht von der Sonne trifft auf die Atmosphäre der Erde. Diese ist gefüllt mit unzähligen Molekülen aus Sauerstoff, Stickstoff, Staub oder Wassertropfen. Auf diese Moleküle stößt das Licht und wird hier unterschiedlich stark gestreut. Wie auch schon beim Thema Regenbogen erwähnt, wird Licht so in seine Bestandteile aufgespalten und bewegt sich im neuen Medium (Luft => Wasser) unterschiedlich schnell. Rotes Licht bewegt sich schnell und wird nur wenig abgelenkt, blaues Licht hingegen bewegt sich langsam und wird demnach stark abgelenkt.

Diese unterschiedliche Streuung des Lichts sorgt dafür, dass gelbes, grünes und rotes Licht nahezu ungehindert auf der Erde als gelbliches Licht ankommt (die Sonne erscheint deshalb auch gelb). Den Verlauf des blauen Lichts kann man sich vorstellen wie einen Zickzack-Kurs Richtung Erde. Es prallt an den Molekülen immer wieder ab und wird so zu allen Seiten hin gestreut. So gelangt das blaue Licht nur durch Umwege (also nicht direkt von der Sonne) über den gesamten Himmel zu uns auf die Erde.

Nur wenn die Sonne auf- und untergeht ändert sich dies. Die Sonne steht an diesen Tageszeiten sehr tief am Horizont und das Licht fällt schräg auf die Erde. Die Lichtstrahlen müssen nun einen längeren Weg überbrücken, was dazu führt, dass fast das gesamte blaue Licht durch Streuung verloren geht und nur noch rot bzw. orange bei uns als Betrachter ankommt.

Warum ist das Meer blau?

Wie schon beim Himmel zuvor, setzen wir die Farbe blau sofort mit der Farbe des Meeres in Verbindung. Obwohl wir ja wissen, dass Wasser an sich durchsichtig und farblos ist, so wie wir es z.B. aus dem Wasserhahn kennen.

Aber warum ist (oder besser erscheint) das Meer blau? Ein Irrglaube war für eine lange Zeit, dass das Meer die Farbe des Himmels spiegelt und so blau erscheint. Doch auch wenn der Himmel mit Wolken bedeckt ist, erscheint das Meer nicht weiß/grau sondern auch blau. Wie schon eben erwähnt, empfinden wir ungefiltertes Sonnenlicht als weiß, obwohl wir eine Vielzahl von Farben wahrnehmen können. Doch die Wahrnehmung dieser Farben kann nur funktionieren, wenn dem „weißen“ Licht Farben entnommen werden. Die Farbe des Meeres ergibt sich durch das Interagieren des Lichts mit dem Wasser.

Prallen die Lichtstrahlen auf die Wasseroberfläche, so werden einige Farben absorbiert (aufgenommen/verschluckt) und andere werden reflektiert. Je tiefer ein Taucher taucht, desto mehr Farbtöne „verschwinden“. Schon in geringer Tiefe werden fast alle Farben herausgefiltert, außer eben blau. Diese Farbe wird als letzte absorbiert, bevor keine Farbe mehr vorhanden ist – die Umgebung ist dann komplett schwarz. Die Farbe des Meeres kann aber auch durch andere Faktoren wie Algen (färbt z.B. die Ostsee grün), Lebewesen (Plankton) oder farbige Bodenteilchen beeinflusst werden.


Fazit

Viele alltägliche Erscheinungen haben einen interessanten Hintergrund. Ich hoffe, dass ich dir diese hiermit etwas näher bringen konnte. Vielleicht schaust du beim nächsten Mal mit anderen Augen an den Himmel und kannst bei genauerer Betrachtung sogar den Topf voll Gold am Ende des Regenbogens finden! 😉




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