Ich habe die Erklärung gehört, wie Regenbögen durch Lichtbrechung in fallenden Regentropfen entstehen. Ich verstehe, wie die Dispersion des einfallenden weißen Lichts dazu führt, dass eine Reihe von Farben sichtbar wird. Aber wie genau führt dies zur bogenförmigen Gestalt des Regenbogens?
Die bogenförmige Gestalt eines Regenbogens wird durch die Art und Weise verursacht, wie Licht beim Eintritt und Austritt aus Regentropfen gebrochen oder abgelenkt wird. Wenn Sonnenlicht in einen Regentropfen eintritt, wird es gebrochen oder abgelenkt, wodurch sich die verschiedenen Farben des Lichts ausbreiten oder sich verteilen.

Die verschiedenen Farben des Lichts biegen sich beim Durchgang durch den Regentropfen in leicht unterschiedlichen Winkeln, wobei sich die kürzeren Wellenlängen des violetten Lichts stärker biegen als die längeren Wellenlängen des roten Lichts. Dies führt dazu, dass sich die Farben zu einem Spektrum ausbreiten, wobei Rot am äußeren Rand des Spektrums und Violett am inneren Rand liegt.

Beim Austritt aus dem Regentropfen wird das Licht erneut gebrochen, wodurch sich die Farben erneut biegen. Da sich die verschiedenen Farben in leicht unterschiedlichen Winkeln biegen, verteilen sich die Farben auf eine bestimmte Weise, wobei rotes Licht unter einem etwas anderen Winkel gebogen wird als violettes Licht.

Dies führt dazu, dass das Licht in einen kreisförmigen Bogen oder Band von Farben aufgeteilt wird, wobei rotes Licht am äußeren Rand und violettes Licht am inneren Rand liegt. Die genaue Form des Bogens wird durch den Brechungswinkel des Lichts bestimmt, der von der Größe der Regentropfen, der Position des Beobachters und dem Winkel der Sonne abhängt.

Da das Licht beim Eintritt und Austritt aus dem Regentropfen unterschiedlich gebrochen wird, ist der Winkel, unter dem das Licht den Regentropfen verlässt, geringfügig unterschiedlich zum Eintrittswinkel. Dies führt dazu, dass das Licht unter einem Winkel von etwa 42 Grad von der Sichtlinie des Beobachters abgelenkt wird. Das bedeutet, dass der Beobachter den Regenbogen in einem kreisförmigen Bogen sieht, wobei sich das Zentrum des Bogens direkt gegenüber der Sonne befindet.