Sexl Physik 7, Schulbuch

| 24 Der Regenbogen In der Natur können wir die Auffächerung des weißen Sonnenlichts am Regen­ bogen beobachten. Ein Regenbogen ist nur sichtbar, wenn es bei Sonnenschein regnet und der Beobachter mit dem Rücken zur Sonne steht. Experiment: Modell des Regenbogens 24.1 Du brauchst: Rundkolben mit Wasser, Experimentierleuchte, Spalt, Sammellinse mit Halterung, Schirm. Was ist zu tun? Fülle einen Rundkolben mit Wasser und beleuchte ihn mit einem schmalen Bündel parallelen weißen Lichts. Auf einem Schirm siehst du die Farben des Haupt- und Nebenregenbogens. Der Regenbogen entsteht durch Brechung und Reflexion des Sonnenlichts an Regentropfen. Fällt Licht von der Sonne auf die kugelförmigen Regentropfen, so verläuft der Strahlengang in den Tropfen vorwiegend so, wie er in 24.2 gezeichnet ist. Licht, das nur eine einmalige Reflexion im Tropfen erfährt, erzeugt den licht­ starken Hauptregenbogen . Er erscheint einem Beobachter unter dem Winkel von 42°, ist außen rot und innen violett. Licht, das eine zweimalige Reflexion im Tropfen erfährt, erzeugt den lichtschwächeren Nebenregenbogen . Er hat einen Winkel von 51° und ist außen violett und innen rot. Untersuche, überlege, forsche: Die Newton’schen Experimente 24.1 Am Beispiel der Newton’schen Optik lässt sich die Vorgangsweise der experimen- tellen Physik gut nachvollziehen. Versuche diese in einem Schema darzustellen. Benut- ze dazu die in Physik 5 dargestellten Ausführungen zur Methode der Physik. Das Sonnenlicht ist ein Kontinuum von Farben, die man in die sogenannten Spektral- farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett unterteilt. Farben werden in einem optischen Medium (wie z. B. Glas, Wasser) verschieden stark gebrochen. Daher kann man Sonnenlicht mit einem Glasprisma in die Spektralfarben auffächern. Rot wird am schwächsten gebrochen, Violett am stärksten. Mischfarben entstehen, wenn mehrere Spektralfarben gemischt werden. Sie sind im Allgemeinen mit freiem Auge von Spektralfarben nicht zu unterscheiden. Eine Spektralfarbe kann durch ein Prisma nicht weiter aufgefächert werden, eine Mischfarbe dagegen schon. Spektralfarben sind „monochromatisch“. Wenn wir im Folgenden von farbigem Licht sprechen, so meinen wir – falls nichts anderes gesagt wird – stets eine bestimmte Spektralfarbe. Wenn wir von weißem Licht sprechen, meinen wir Licht, das wie das Sonnenlicht aus allen Spektralfar­ ben besteht. Additive Farbmischung Um 1800 machte der englische Arzt t hoMaS y ounG eine fundamentale Entdeckung. Er fand, dass sich alle Farbeindrücke durch Mischung von nur drei farbigen Strah­ lenbündeln hervorbringen lassen. Als Primärfarben werden im Allgemeinen Rot, Grün und Blau verwendet. Experiment: Additive Farbmischung 24.2 Du brauchst: drei Projektionslampen mit je einem roten, einem grünen und einem blauen Filter (nach Möglichkeit reine Spektralfilter, das sind Filter die nur eine schmalen Bereich des Farbspektrums durchlassen). Was ist zu tun? Richte die Strahlenbündel auf einen weißen Schirm und zwar so, dass sich die Farbkreise teilweise überlagern (siehe 24.4 ). 24.1 Über dem Geburtshaus von Newton (Mittelengland) spannen sich der kräftige Hauptregenbogen und der lichtschwache Nebenregenbogen. weißes Sonnenlicht 42° 24.2 Strahlengang für den Hauptregenbo- gen. Das Licht wird in den Wassertröpfchen spektral zerlegt. Man sieht das rote Licht des dargestellten Tropfens und das gelbe, grüne, blaue und violette Licht entsprechend tiefer liegender Tropfen. Der Hauptregenbogen ist daher außen rot und innen violett. 24.3 Bei Beleuchtung mit rotem, grünem und blauem Licht aus unterschiedlichen Richtun- gen lassen sich färbige Schatten erzeugen. Erkläre den Effekt! 24.4 Additive Farbmischung durch Projek- tion der Grundfarben Rot, Grün und Blau auf eine weiße Wand. Nur zu Prüfzwe ken – Eigentum des Verlags öbv