Hoofdbanner

Om een regenboog te kunnen zien, moet er aan twee basisvoorwaarden worden voldaan. De zon moet schijnen, waarbij je met je rug naar de zon staat, èn je ogen zijn gericht op een regenbui voor je. Daarnaast mag de zon niet te hoog aan de hemel staan, omdat de hoek tussen de zonnelichtstralen en jouw blikveld naar de regenboog toe zo rond de 40 à 42 graden ligt. Vandaar dat je in de zomer nooit rond de middag een regenboog ziet. Altijd zo’n 3 a`4 uur na zonsopkomst of 3 à 4 uur voor zonsondergang.

    Afbeelding1
                   

Een regenboog ontstaat door twee eigenschappen van licht. De eerste zie je wanneer licht van het ene medium naar het andere medium overgaat. Normaal gaat licht rechtdoor, maar bij zo’n overgang treedt er een knik op. Zo’n knik noemen we breking. 
Het licht van de zon gaat door lucht. Bij aankomst bij een waterdruppel wordt de lichtstraal gebroken op het scheidingsvlak lucht – water. Er treedt volgens de wet van Snellius breking naar de normaal toe op (een normaal is een hulplijn loodrecht op het scheidingsvlak). Echter, het rode licht binnen de lichtstraal wordt minder gebroken dan het blauw-violette licht (de andere kleuren zitten daartussen). Dat komt omdat de golflengten verschillend zijn (rood heeft een grotere golflengte dan blauw). Breking van licht is namelijk afhankelijk  van de golflengte van het licht. Er treedt dispersie (= kleurschifting) op, nog altijd binnen de waterdruppel.

Een tweede eigenschap van licht is dat bij de overgang van een stof naar lucht, in dit geval van water naar lucht, er een totale reflectie kan optreden. Deze is afhankelijk van de brekingsindex n (voor water is die 1,3) en in het verlengde ervan van de grenshoek g.

In formule: sin g = 1/n

Hierdoor is gemakkelijk te berekenen dat de grenshoek van water naar lucht 49 graden is. Dat betekent dat wanneer de hoek van inval groter is dan 49 graden, er totale reflectie optreedt. Binnen de waterdruppel weerkaatst het licht dan één keer, alvorens weer naar buiten te treden (want de hoek van inval is nu klleiner dan de grenshoek), in de richting van de waarnemer. Vergelijk de glasvezelkabel, die op dezelfde werking berust.
               
Afbeelding3Afbeelding2Wat je ziet, is het licht afkomstig van vele druppels gelijk. Het rode licht is afkomstig van een bovenste druppel, het gele licht van een druppel daaronder, het groene licht van een druppel daar weer onder, tot uiteindelijk het blauw-violette licht van een onderste druppel. Vandaar dat je bij elkaar een vrij brede boog ziet, met het rode licht altijd boven en het blauw-violette licht altijd beneden.

 

 

 

 

 

waarom is een regenboog boogvormig 338 1544959809

 

Een regenboog is boogvormig doordat de waarnemer het gebroken licht alleen kan zien van druppels langs de denkbeeldige rand van de kegel met een halve tophoek van ongeveer 42 graden. Dit is de hoek tussen het invallende en uittredende zonlicht in elke druppel die bijdraagt aan de regenboog. Druppels op plaatsen buiten de regenboog breken en reflecteren het licht in dezelfde hoek, maar hun licht bereikt de waarnemer niet. Daardoor lijkt de regenboog met de waarnemer mee te bewegen als deze zich verplaatst.

  • 0 # Rob Jakobs 29-juni-2021 @10:49
    Hallo Fred! Hier weer een kleine bijdrage uit Hongarije...
    De Nederlandse fysicus prof. Walter Lewin, die jarenlang aan het MIT verbonden is geweest, heeft een mooi 'regenboog-college' op youtube staan. Het is in het Engels. Je moet er een uur voor gaan zitten, maar het is de moeite waard. Over zijn stijl van lesgeven zullen we het niet hebben...
    https://youtu.be/iKUSWJWMSk4?t=100
    Antwoorden | Antwoorden met citaat | Citeer
    0 # Fred 01-juli-2021 @09:30
    Ha Rob. Dank voor de link. Ja, zo'n 7 jaar geleden kreeg ik van een eindexamenleerling het boek 'Gek op natuurkunde' van dezelfde Walter Lewin als cadeau. Ik kende hem al van tv. Een bevlogen wetenschapper die ingewikkelde materie op een begrijpelijke manier weet weer te geven. Een voorbeeld voor alle docenten.
    Antwoorden | Antwoorden met citaat | Citeer