Informationen
     
  » Vita/Fotograf
  » Kontakte
  » Equipment
  » Impressum
  » Datenschutzerklärung

Zufallsbild

Halo-Phänomen 03.04.2014
Halo-Phänomen 03.04.2014

michael
 

  Lichtbrechung und Lichtbeugung an Wassertröpfchen  


Eine Vielzahl atmosphärischer Leuchterscheinungen wird durch Lichtbeugung oder Lichtbrechung hervorgerufen. Der Regenbogen ist die bekannteste Form davon.



Lichtbrechung entsteht dann, wenn ein Lichtstrahl in ein Medium (z.b. Wassertropfen) eindringt und wie bei einem Prisma in seine einzelnen Farbbestandteile unterschiedlicher Wellenlänge zerlegt wird.

Lichtbeugung entsteht dann, wenn Lichtwellen an einem Medium wie z.b. Wassertröpfchen abgelenkt werden. Es können neue Wellen entstehen, die bei Überlagerung mit anderen Wellen zu farbigen Erscheinungen führen.


(Hits: 38025)
Unterkategorien
Regenbogen (129)







Der Regenbogen ist eines der spannendsten Themen in der Atmosphärenoptik. Nicht nur weil es zu farbenprächtigsten Ereignissen zählt, sondern auch weil der Regenbogen den Menschen schon immer in seinen Bann gezogen hat.

Physikalisch gesehen ist es nicht ganz leicht die Vorgänge zu erklären wie der Regenbogen tatsächlich entsteht. Bei Fragen wie "warum ist der Regenbogen rund" oder "gibt es ein Ende des Regenbogens" wird der eine oder andere schnell an seine Grenzen gelangen, die richtigen Worte zu finden um dieses Phänomen zu beschreiben.

Erschwerend kommt noch hinzu, daß es nicht nur DEN Regenbogen gibt, sondern eine Vielzahl von Unterarten. Dazu gehören gespiegelte Regenbögen, gespaltene Regenbögen, rote Regenbögen, Regenbögen bei Mondlicht, Regenbögen die in künstlichem Licht erzeigt werden und Regenbögen höherer Ordnung. Sie alle werden hier beschreiben und gezeigt.



Zero order glow (13)





Das "Zero order glow" gehört zur Familie der Regenbögen, obwohl kein farbiges Band erscheint, wie wir es vom primären oder sekundären Bogen kennen.
"zero" = Null; dies bedeutet dass einfallendes Sonnenlicht innerhalb eines Tropfens NICHT reflektiert wird, den Tropfen durchwandet und dann in abgelenkter Form den Tropfen verläßt.

Als Vergleich:
primärer Bogen = einfache interne Reflexion
sekundärer Bogen = zweifache interne Reflexion

Für den Beobachter zeigt sich dann, beispielsweise kurz vor Sonnenuntergang, ein rot-oranges intensives Leuchten in Richtung Sonne, wenn dort gerade ein Regenschauer niedergeht.

Dieses Leuchten nimmt einen großen Radius um die Sonne ein (bis zu 40°), was eine Beobachtung des tertiären oder quartären Regenbogens deutlich mindert, aber nicht ausschließt !



Nebelbogen und Wolkenbogen (24)





Der Nebelbogen ähnelt in der Enstehungsweise dem Regenbogen. Einzig die Größe der Wassertröpfchen ist entscheidend für die annähernd weiße Farbe des Nebelbogens. Duch die geringe Tröpfchengröße < 0,050 mm im Durchmesser, überlagern sich die gebrochenen Lichtwellen und erzeugen wieder weißes Licht..
Der Radius des Nebelbogens kann bis zu 42° betragen, bei kleiner werdenden Tröpfchen verringert er sich.
Sinkt die Tröpfchengröße unter 0,005 mm ist der Nebelbogen nicht mehr sichtbar.
Zum Beobachten sollte man mit dem Rücken zur Sonne stehen und auf die vor sich befindliche Nebelwand schauen.

Der Wolkenbogen ist in seiner Entstehung gleich die des Nebelbogens. Unterschied hierbei ist der Durchmesser der Töpfchen die >0 ,05mm betragen. Dies ist meist in aufsteigenden Nebelschwaden zu beobachten die sich vom Boden lösen und dann als "Wolke" bezeichnet werden. Er ähnelt stark einem Regenbogen, wobei die Farben nicht so kräftig wirken. Zudem muss es nicht unbedingt Niederschlag geben, meist verdunsten die Tröpfchen beim Fallen, oder aber sie sind so leicht, dass sie durch Thermik oder durch Wind in der Luft gehalten werden.
Vom Flugzeug aus lassen sich bei einer besonders ausgeprägten Glorie meist auch ein Wolkenbogen beobachten.



Taubogen (27)





Der Taubogen entsteht ebenso wie der Regenbogen durch Brechung und Reflexion an Wassertropfen.

Allerdings entsteht der Taubogen auf einer Fläche, also einer zweidimensionalen Ebene.
Der Regenbogen hingegen entsteht in einem dreidimensionalen Raum.

Beim Taubogen wird der entstehende Regenbogenkegel durch die Ebene (Wiese) geschnitten, sodass eine Hyperbel oder Ellipse auf der Fläche entsteht.

Für den Betrachter bleibt diese Hyperbel allerdings ein kreisrunder Bogen, da alle Tropfen auf dieser Ellipse die Bedingung eines sich öffnenden Kegelmantels erfüllen.



Glorie und Brockengespenst (10)





Steht man mit dem Rücken zur Sonne (oder einer anderen starken Lichtquelle wie z.B. die Scheinwerfer eines Autos) und schaut auf eine vor sich befindliche Nebelwand, sieht man seinen eigenen Schatten , der auf diese Nebelwand projiziert wird.

Durch die sich bewegenden Nebelschwaden hat der Betrachter den Eindruck der Schatten würde sich auf gespenstische Weise bewegen. Da es auf dem Brocken im Harz überdurchnittlich viele Nebeltage gibt, ist dieses Phänomen dort sehr häufig zu beobachten und trägt auch daher seinen Namen.

Sehr oft ist auch die Glorie zu erkennen, eine Lichterscheinung um den Schatten des Betrachters. Lichtwellen treffen auf feine Wassertröpfchen und werden wieder zurückgeworfen. Beim Austritt aus den Tröpfchen werden sie gebeugt und erzeugen konzentrisch farbige Kreise. Die Glorie kann besonders gut aus dem Flugzeug beobachtet werden, wenn man sich oberhalb einer Wolkendecke befindet.



Heiligenschein (27)





Der Heiligenschein ist eine Aufhellung um den eigenen Schatten des Kopfes der mitwandert, sofern man in Bewegung ist.

Der Grund dafür sind kleine Tautropfen die sich in der Nacht auf den Blättern oder Gräsern gebildet haben.
Diese Tropfen bündeln das einfallende Sonnenlicht wie eine Linse, reflektieren es auf der Pflanze und werden beim nochmaligen Durchlauf durch den Tropfen in alle Richtungen gestreut.

Diese Lichterscheinung ist am besten früh morgens zu beobachten, wenn die Sonne noch recht tief steht. Der eigene Schatten sollte mindestens 15 Meter lang sein. Raue Pflanzenoberflächen eignen sich am besten zur Entstehung des Heiligenscheins, denn dadurch "sitzt" der Tropfen in einem gewissen Abstand zur Pflanze und erzeugt eine bessere Lichtbündelung.


Höfe, Kränze und Aureolen (109)





Wenn dünne Schichtwolken am Himmel stehen ist ab und zu eine helle Scheibe um den Mond oder die Sonne zu beobachten. Diese Erscheinung nennt man Hof oder Aureole. Sie ist zur Lichtquelle hin blauweiß und zum Rand hin braunrot.

Verantwortlich für die Entstehung sind kleine Tropfen (0,02-0,1 mm), die bei gleicher Größe einen kreisrunden Hof bilden. Bei unterschiedlicher Größe sieht der Hof eher verwaschen aus.
Anschließend an den Hof sind oft farbige Ringe zu sehen, diese nennt man Kränze.

Sie entstehen wie auch die Höfe durch Lichtbeugung. Voraussetzung dafür sind Tröpfchen gleicher Größe, die alle zusammen die gleiche Beugungswirkung aufweisen, wie die eines kleinen Loches. Entscheidend dafür sind die unterschiedlichen Lichtwellenlängen der einzelnen Spektralfarben, die sich bei gleicher Tropfengröße nicht überlagern und somit die Kränze sichtbar machen.

Wenn das einfallende Licht auf einen Tropfen trifft, durchwandert es ihn zum größten Teil und wir sehen als Produkt die Lichtquelle als solche, zusammen mit der weißlich-blauen Aureole und dem rötlichen Rand; dem Hauptmaxima. Ein anderer Teil wird an der Oberfläche des Tropfens abgelenkt und somit gebeugt. Dabei entstehen hinter dem Tropfen Wellen die sich entweder verstärken oder aber auslöschen. Je gleichmäßiger die Tropfen in ihrer Größe und Verteilung sind, je mehr Ringmuster (Beugungsordnungen) können sich bilden; die Nebenmaxima.

Abhängig von der Wellenlänge des Lichts gibt es das kurzwellige blaue Licht, welches in seiner Ausbreitungsrichtung weniger abgelenkt wird und es gibt das langwellige rote Licht das stärker abgelenkt wird. Das bedeutet das jede Beugungsordnung mit blau beginnt, danach folgt grün, gelb und schließlich rot.


Irisierende Wolken (67)





Sehr oft kann es vorkommen, dass manche Wolken die nahe an der Sonne stehen, farbige Ränder haben oder sogar gänzlich rosa-grünlich schimmern. Diesen Effekt nennt man Irisieren, ebenfalls eine Beugungserscheinung.
Sie ist verwandt mit den Kränzen, allerdings sind hier kleine Tröpfchen unterschiedlicher Größe für die Entstehung verantwortlich. Gleiche Farben in einer Wolke bedeuten gleiche Tröpfchengröße.
Zum Beobachten irisierender Wolken ist es ratsam die Sonne abzudecken, um eine Blendwirkung zu vermeiden. Durch eine Sonnenbrille kann man die Farben dann noch besser sehenhr>



Lichtbrechung in Tautropfen (14)





Wer sich die Mühe macht und an einem sonnigen Tag morgens eine Wiese aufsucht, an der sich viele Tautropfen gebildet haben, wird erstaunt sein über die Farbenvielfalt innerhalb eines einzigen Tropfens. Das Grundprinzip zur Entstehung des Regenbogens.





Gefunden: 0 Bild(er) auf 0 Seite(n). Angezeigt: Bild 0 bis 0.

In dieser Kategorie sind keine Bilder vorhanden.




Bilder pro Seite: 

 

RSS Feed: Lichtbrechung und Lichtbeugung an Wassertröpfchen (Neue Bilder)