Brechung 4: Der Regenbogen

Lehrplanbezug

Die Entstehung eines Regenbogens ist Lehrplaninhalt an den Mittelschulen in der Jahrgangsstufe 6, an Realschulen und Gymnasien in Jahrgangsstufe 7.

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Hinweise zur Durchführung

Ein Regenbogen entsteht, wenn die Sonne im Rücken des Beobachters sehr tief am Himmel steht. Man sieht dann zwei Bögen am Himmel stehen, wobei der äußere Bogen (Nebenregenbogen) oft so lichtschwach ist, dass man ihn kaum erkennen kann. Den Hauptregenbogen sieht man unter einem Winkel von ca. 42°, den Nebenregenbogen unter ca. 51° gegenüber der Ebene. Zwischen den beiden Bögen liegt das Alexandersche Dunkelfeld.
Führt man das Experiment mit einer Plexiglasscheibe durch, ist die Hauptschwierigkeit, dass die Reflexion an der Rückseite des Tropfens einen sehr kleinen Reflexionsgrad hat und somit nach der zweiten Brechung praktisch keine Intensität mehr übrigbleibt. Dieses Problem lässt sich verringern, indem man die Stelle der ersten Reflexion mit einer reflektierenden Folie beschichtet, so dass dort praktisch das gesamte Licht reflektiert wird.
Vorteil des Versuchsaufbaus mit der Plexiglasscheibe ist, dass man den Strahlengang gut sieht und an einer Magnettafel mitzeichnen kann.
Alternativ zum Plexiglasprisma kann eine große mit Wasser gefüllte Petrischale verwendet werden.
Als weiteres Schulexperiment kann man einen Regentropfen mit Hilfe eines kugelförmigen Glaskolbens simulieren. Für das Gelingen des Experiments ist allerdings eine leuchtstarke Lampe mit kontinuierlichem Spektrum notwendig.

Experimentell ist ein Nebenregenbogen praktisch nicht zu demonstrieren, denn die Intensität ist schlichtweg zu schwach.

Didaktische und schulartspezifische Hinweise

Die genaue Besprechung des Strahlengangs sollte nicht vorgenommen werden.

Weiteres Material und Links

Videos

                      Brechung mit Linsen
                      Übergang optisch dünn->dicht
                      Übergang optisch dicht -> dünn
                      Totalreflexion

Links

Leifiphysik	Regenbogen
Physikonline	Brechung; Computerprogramme und Applets
Prof. Gruber Wien	Wir basteln uns einen Regenbogen
LehrplanPlus Gymnasium	Aufgaben Material

QR-Codes (LMU-intern)

        

   Mehrstrahllampe                     Netzteil