Het ontstaan van licht en een dubbele regenboog

Iedereen heeft weleens vol verbazing naar een regenboog gekeken. Je waardeert direct de schoonheid van de natuur. Maar heb je je wel eens afgevraagd hoe een regenboog tot stand komt? Het heeft alles te maken met de weerkaatsing van licht en de manier waarop wij kleuren zien. Het breken van het licht in verschillende golflengten zorgt voor de mooie overloop in kleuren. Een dubbele regenboog is soms ook zien. Hoe is dat mogelijk en waarom vervaagt een dubbele regenboog zo snel weer?

Hoe ontstaat het licht dat wij zien?

Voor een uitleg kan worden gegeven over regenbogen is het van belang te begrijpen wat licht inhoudt. Licht is complexer om uit te leggen denk je in eerste instantie zult denken. Licht is namelijk niet wit, maar bestaat uit verschillende kleuren die samen het licht wat wij zien vormen. In feite is de lucht ook niet blauw en zijn de planten niet groen. Licht is namelijk opgebouwd uit hele kleine deeltjes genaamd fotonen. We kunnen fotonen niet zien, want ze zijn klein en reizen op een zeer hoge snelheid, maar ze zijn de basis van het licht zoals wij het zien. Zij reflecteren het licht en vormen de basis van alle kleur die wij waarnemen.

De wetenschap van de snelheid van het licht:

• De snelheid van het licht is 299.792.458 meter per seconde!
• Dat is ongeveer 671 miljoen kilometer per uur.
• Het duurt slechts 8 minuten en 19 seconden voor het licht van de zon om de aarde te bereiken.
• Kijkend naar het licht van ver weg betekent dus dat je terug kijkt in de tijd.

Golflengten van licht

Licht kan worden opgesplitst in golflengten. Golflengten veroorzaken spectrum van licht en zijn niet allemaal zichtbaar voor het menselijk oog. Golflengten van licht die zichtbaar zijn voor het menselijk oog wordt zichtbaar licht of gewoon licht genoemd. Licht kan worden beschreven als een vorm van elektromagnetische straling, waarbij de fotonen pakketjes met straling zijn. Het is logisch dat licht een vorm van straling is, want licht kan je huid verbranden. Als je bent verbrand komt dat niet door de warmte van de zon, maar door de energie (straling). Wanneer het 30 graden is bestaat de mogelijkheid op verbranding. Wanneer je handen in een bak water van 30 graden zou stoppen, zou er geen enkele kans op verbranding bestaan. Alleen de straling kan hiervoor zorgen. De term UV (ultraviolet) straling is hierbij erg bekend. Deze straling zorgt voor het verbranden van de huid. De ultraviolette straling is een deel van het lichtspectrum, maar een deel wat het menselijk oog niet kan zien.

Het Spectrum

Het spectrum wordt onderverdeeld in de verschillende golflengten. De bestanddelen van het spectrum zijn in volgorde beginnend met de straling met de kortste golflengte en de minste schadelijkheid voor de mens:

• Radio
• Magnetron
• Infrarood
• Zichtbaar (licht dat we kunnen zien)
• Ultraviolet
• Röntgenstralen
• Gammastralen

Hoe hoger de golflengte op de schaal te vinden is, hoe langer de golflengte wordt. Belangrijk om te weten is dat hoe langer de golflengte, des te meer energie die golflengte draagt en meer gevaar voor de mens zal opleveren. Denk eens aan al die high-tech draadloze spullen in huis. Een groot deel daarvan maakt gebruik van infrarode straling om te communiceren met andere apparaten en is in staat om via straling te werken. Het is volkomen veilig om door een straal van infrarood licht te lopen. Het heeft een laag energieverbruik, te laag voor je ogen om het te zien en het kan geen kwaad.

Röntgenstralen

Dit is anders bij de golflengten van Röntgenstralen, waar de straling veel meer energie bevat. Je kunt het niet zien, omdat het wordt geabsorbeerd door het weefsel van het lichaam en het weerkaatst in het oog. Als je ooit een röntgenscan hebt gehad zul je weten dat de artsen die de röntgenapparaten bedienen achter een loden scherm staan. Dit is om hen te beschermen tegen hoge straling die hierbij vrijkomen. Incidentele blootstelling aan röntgenstralen is niet schadelijk, maar regelmatige blootstelling is dat zonder twijfel wel. Dat is de reden waarom tijdens de behandeling een loden scherm wordt gebruikt en dat vrouwen het artsen vooraf moeten melden als ze denken zwanger te zijn.

Het zichtbare gedeelte van het spectrum

Licht kan worden verspreid, gereflecteerd en gebroken (gebogen) door zowel lucht moleculen, vaste deeltjes en druppeltjes water wanneer het door de atmosfeer van de aarde komt. De lucht is blauw omdat het enige licht dat door de atmosfeer op zo'n hoge hoek het enige licht dat wordt teruggekaatst is het licht aan het violette eind van het zichtbare spectrum. De violette (paarse/blauwe) licht heeft de kortste golflengte van al het licht in het zichtbare spectrum. Alle kleuren die we zien zijn het gevolg van de manier waarop de golflengten van licht interactie hebben met de objecten waar wij naar kijken. Planten zijn bijvoorbeeld groen omdat het groene licht wordt teruggekaatst door de bladeren en de andere kleuren worden geabsorbeerd. En zo werkt dat met alle kleuren,

Een prisma

Om licht op te splitsen is het gebruik van een prisma aan te raden. Het splitst de kleuren van het zichtbare spectrum en heeft een regenboog als resultaat. In werkelijkheid is het ontstaan van een regenboog een soortgelijk proces behalve dat de licht in golflengtes in werkelijkheid wordt gesplitst door bijvoorbeeld een regendruppel.

Hoe ontstaat een regenboog?

Een druppel water werkt als een vergrote prisma en breekt het licht in verschillende golflengten in oplopende mate waardoor het licht wordt gesplitst in de kleuren van het zichtbare spectrum, de kleuren van de regenboog. Wanneer licht vanuit de lucht de regendruppel raakt, zal het de snelheid van licht doen veranderen. Dit is wat de verschillen in golflengten veroorzaken (en de kleuren), Een lichtstraal wordt twee keer gebroken (gebroken) wanneer het in aanraking komt van een regendruppel. Het wordt de eerste gebroken bij het binnendringen van de druppel en opnieuw bij het verlaten. Hierdoor verlaten de verschillende golflengten de regendruppel onder verschillende hoeken en zorgen voor de verschillende kleuren.

Voor een regenboog zichtbaar is moet die persoon met zijn rug naar de zon staan en uitzicht hebben op regen. De zon moet ook minder dan 42 graden breedtegraad boven de horizon hangen. Een regenboog is dus niet de gehele dag mogelijk. Het is dus volkomen logisch dat niet iedereen in bijvoorbeeld hetzelfde gebouw dezelfde regenboog zou kunnen zien.

In een regenboog bevindt het rode licht (langste golflengte in het zichtbare spectrum) zich bovenaan en is gebogen onder een hoek van 42 graden. Violet licht is onderaan de regenboog gebogen onder een hoek van 40 graden. Het licht met de langste golflengte is minder sterk gebogen dan het licht met kortere golflengten. Daardoor lopen de kleuren mooi in elkaar over en zien onze ogen dit als een regenboog.

En een dubbele regenboog?

Een dubbele regenboog is te zien wanneer het licht twee keer wordt weerspiegeld in een regendruppel (en dus vier keer weer gebroken). Wanneer dit gebeurt is het resultaat dat er twee regenbogen worden gemaakt, de normale en een zwakkere erboven. Dit staat bekend als een dubbele regenboog. De tweede regenboog is altijd 8 graden boven de eerste. De kleuren in de tweede regenboog zijn in omgekeerde volgorde en gespiegeld aan de eerste regenboog. De hele regenboog is in feite gedupliceerd en binnenste buiten gekeerd.

Lees verder

• Wat betekent een regenboog? Mythes over de hele wereld
• Betekent een regenboog het einde van een storm?