De Regenboog

Een van de mooiste natuurkundige verschijnsels is de regenboog. Tal van spreekwoorden en verhalen gaan over de regenboog. De jonge onderzoeker valt al snel op de regenboog altijd voor hem/haar staat, terwijl de zon juist achter de waarnemer staat en meestal regent het. Wat gebeurt er nu precies met dat witte licht dat in een regendruppel terechtkomt?

De zwarte cirkel stelt een water druppel in atmosfeer voor.
Het rode licht komt van links.
50%| en 50%+ betekent dat de invallende lichtstraal ongepolariseerd is.
We kunnen het ongepolariseerde licht wiskundig voorstellen als een optelling van twee gepolariseerde golven waarvan de uitwijkingen loodrecht op de voortplantingsrichting staat en de twee golven staan loodrecht op elkaar.
In dit geval:
- 50% | in de richting evenwijdig aan het beeldscherm
- 50% + loodrecht op het beeldscherm.
Als je in het gekleurde blok klikt, kun je de invallende lichtstraal van kleur veranderen.
De invallende lichtstraal valt uiteen in vier stralen:
1. Een gedeelte van de invallende lichtstraal wordt teruggekaatst de atmosfeer in.
  Deze is aangeduid met het getal 1 net voordat de lichtstraal het "venster" verlaat.
  De intensiteit van het gepolariseerde licht (voor beiden richtingen) is in het grijs naast de lichtstraal weergegeven.
2. Een gedeelte van het rode licht wordt gebroken en komt in de regendruppel terecht.
  Deze lichtbundel kan na een breking ook in de atmosfeer terechtkomen (nr2).
3. Het gedeelte van het licht dat binnen de druppel weerkaatst wordt, kan in tweede instantie de atmosfeer in gebroken worden: lichtstraal nummer 3.
4. Het allerlaatste gedeelte treedt na twee keer weerkaatsing in de druppel uit: straal nummer 4.
Het meeste licht treedt bij de eerste keer breking (nr 2) uit de druppel.
De lichtstraal wordt gebroken volgens de wet van Snellius:
sin (hoek van inval) / sin (hoek van breking) = n
met n de brekingsindex van water.

De Wet van Snellius en de Wet van Terugkaatsing worden uitgebreid uitgelegd
in een andere animatie: terugkaatsing en breking van vlakke golven.
Aanwijzingen voor de animatie
1. Klik en sleep met de invallende lichtstraal en bekijk hoe de relatieve intensiteit verandert.
2. Om een geheel witte lichtstraal op de regendruppel te laten vallen, moet het witte vakje aangeklikt worden.
3. Links in het venster staan de volgende grootheden met hun waarden aangegeven:
  - R is de straal van de druppel.
  - b is de verticale afstand van de invallende lichtstraal tot het midden van de druppel.
  - i: hoek van inval
  - r: hoek van breking.
4. Als het licht van de regenboog op je netvlies valt, komt het rode licht van hoger gelegen druppels vergeleken met het blauwe licht.
  Je ziet een cirkelboog van kleuren met rood aan de buitenkant en blauw aan de binnenkant.
  Klik het gekleurde vakje aan om dit zichtbaar te maken.
5. Verder is te zien dat de regenboog uit gedeeltelijk gepolariseerd licht bestaat.
6. In de grafiek is ook de intensiteit van de lichtstralen 3 en 4 te zien t.o.v. de hoek.
  Klik op de ^ of op _v knop om de verticale schaal te veranderen.
Links naar gelijkluidende websites: