Figuur 1: Een dubbele regenboog. Foto: Wikipedia - Wdvdt.
Voor het ontstaan van een regenboog zijn twee dingen nodig: zon en regen. Misschien heb je ook wel ervaren dat je alleen een regenboog ziet wanneer je met je rug naar de zon toe staat en het in de richting waarin je kijkt regent. Je ziet een boog met de kleuren rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet: de kleuren van de regenboog. Een regenboog is een prachtig verschijnsel, het heeft bijna iets magisch.
Kleuren in zonlicht
Om te snappen hoe het komt dat je een regenboog ziet, is het eerst nodig om iets meer te weten over licht en hoe dit zich gedraagt. Het licht van de zon ervaren wij als wit of geel licht. Maar eigenlijk is het licht van de zon samengesteld uit allemaal verschillende kleuren. Als licht ergens op schijnt, dan is er een deel dat reflecteert (terugkaatst) en een ander deel dat door het object wordt geabsorbeerd (opgenomen). Kijk je bijvoorbeeld naar een boom met groene blaadjes, dan reflecteren de blaadjes alleen het groene licht. Het groene licht komt op je oog en je ziet groene blaadjes. Er moeten dus wel heel veel kleuren in het zonlicht zitten, want om ons heen zien we heel veel verschillende kleuren.
Breking van het licht
Maar er is nog iets speciaals met licht. Als licht van het ene materiaal naar het andere materiaal gaat, dan wordt de lichtstraal bij het grensoppervlak iets afgebogen. Dit noemen we de breking van het licht. Nu is het zo dat deze breking voor elke kleur een beetje anders is. Kijk bijvoorbeeld maar eens wat er gebeurt bij een prisma. Als je hier een lichtstraal met wit licht op laat vallen, dan breken alle kleuren aan het oppervlak tussen lucht en glas net een beetje anders en zie je dat de kleuren uit elkaar getrokken worden. Daar waar de lichtstraal van glas weer naar lucht overgaat, gebeurt dit nog een keer. Zo ontstaat een waaier met verschillende kleuren licht.
Figuur 2: Breking van het licht in een prisma. Plaatje: Wikipedia.
Heel veel regendruppels
Maar wat heeft dat nu te maken met een regenboog? Bij het ontstaan van een regenboog schijnt de zon op allemaal kleine regendruppeltjes. Die regendruppeltjes kun je vergelijken met het prisma: de verschillende kleuren uit het zonlicht worden allemaal net iets anders afgebogen als ze het grensvlak van lucht naar water passeren in de regendruppel. Daardoor worden de kleuren in het druppeltje uit elkaar getrokken. Als de lichtstralen aan de andere kant van het druppeltje komen, gaat een groot deel van het licht het druppeltje uit. Maar er is ook een klein deel van het licht dat terugkaatst. Uiteindelijk verlaat ook dit licht de druppel weer. Door de breking zijn de verschillende kleuren dan net als bij het prisma uit elkaar getrokken. Je ziet dat het rode licht een net iets grotere hoek maakt met de richting van het zonlicht dan het blauwe licht.
Figuur 3: Breking van het licht en enkele reflectie in een druppel.
Wat zie je?
Je kunt je voorstellen dat wanneer dit bij alle regendruppeltjes waar de zon op schijnt gebeurt, er veel licht terugkaatst. Maar niet al dit licht kun je zien vanaf de plek waar je staat. Eigenlijk zie je alleen het licht uit die druppeltjes, waarvan de lichtstralen jouw kant uit komen. En omdat elke kleur net een beetje onder een andere hoek uit het regendruppeltje komt, zijn de druppels waaruit jij het rode licht ziet niet dezelfde als die waaruit je het blauwe licht ziet.
Figuur 4: Schematische weergave van de regenboog.
De druppels waaruit je het rode licht ziet, zitten iets hoger dan de druppels waaruit je het blauwe licht ziet. Daarom zie je aan de buitenkant van de regenboog rood en aan de binnenkant blauw. Bovendien zie je de rode lichtstralen uit alle druppels die een hoek van 42 graden maken met het zonlicht. Deze lichtstralen komen uit druppels recht vooruit, maar ook uit druppels in een boog eromheen. Vandaar dat een regenboog een boog is.
Tweede regenboog
Soms zie je zelfs een tweede regenboog verschijnen, die om de eerste regenboog heen zit en wat minder fel is. Zo’n regenboog ontstaat als het licht niet één keer, maar wel twee keer binnen de regendruppel terugkaatst en pas daarna de druppel verlaat.
Figuur 5: Breking van het licht en dubbele reflectie in een druppel.
Op het punt waar het licht in de druppel terugkaatst, verlaat ook een deel van het licht de druppel. Hierdoor blijft er steeds minder licht over. Daarom is de tweede regenboog ook altijd minder fel dan de eerste regenboog. Je ziet ook dat nu het blauwe licht een grotere hoek maakt dan het rode licht en dat deze hoek groter is dan wanneer het licht maar één keer terugkaatst. Daarom zie je deze regenboog hoger dan de eerste regenboog. Dat betekent dat de druppels waaruit je het blauwe licht ziet, hoger zitten dan de druppels waaruit je het rode licht ziet. De kleuren van de tweede regenboog zitten daarom precies andersom!
Zelf een regenboog maken?
In de zomer als het mooi weer is, kun je ook een keer zelf een regenboog maken. Ga met je rug naar de zon staan. Houdt je vinger gedeeltelijk op het uiteinde van de tuinslang, zodat een waaier van waterdruppels ontstaat. Als je het water schuin omhoog laat spuiten en je goed kijkt, zie je een regenboog!
