WEBVTT - generated by Medienportal Hochschule Merseburg 1 00:00:00.000 --> 00:00:08.270 Mein Name ist Michael Krause. Ich bin Professor für Physik und angewandte Lasertechnik hier in der Hochschule in Merseburg und ich möchte heute 2 00:00:08.270 --> 00:00:16.370 erklären, warum jeder seinen eigenen Regenbogen sieht und was das mit Dispersion zu tun hat. Dispersion beschreibt in den Naturwissenschaften 3 00:00:16.370 --> 00:00:24.190 ganz unterschiedliche Phänomene. In der Physik, genauer gesagt in der Wellenphysik, beschreibt Dispersion die Frequenzabhängigkeit der 4 00:00:24.190 --> 00:00:28.240 Ausbreitungseigenschaften von Wellen durch lineare Medien. In der Optik 5 00:00:28.820 --> 00:00:30.260 spricht man 6 00:00:30.260 --> 00:00:41.270 meistens von der Wellenlängenabhängigkeit der Brechtzahl. Die Brechtzahl ist ein dimensionsloses Maß dafür, wie stark ein Medium 7 00:00:41.270 --> 00:00:45.590 die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle, Lichts, 8 00:00:45.880 --> 00:00:54.090 im Vergleich zur Ausbreitungsgeschwindigkeit in Vakuum reduziert. Sie ist daher definiert als das Verhältnis von Lichtgeschwindigkeit zu 9 00:00:54.090 --> 00:01:01.000 Phasengeschwindigkeit im Medium. Üblicherweise veranschaulicht man den Effekt der Dispersion 10 00:01:01.000 --> 00:01:03.000 anhand von Glasprismen. 11 00:01:04.000 --> 00:01:15.000 Es gibt aber ein Phänomen, das uns allen viel näher ist und das genauso gut zur Erläuterung der Dispersion herangezogen werden kann. Es geht 12 00:01:15.000 --> 00:01:18.000 um den Regenbogen und dass auch Wasser, 13 00:01:18.000 --> 00:01:26.000 Licht in seine spektralen Anteile zerlegen kann, haben wir mit diesem kleinen Versuchsaufbau hier nachgestellt. Wir haben also eine Lichtquelle, 14 00:01:26.000 --> 00:01:32.000 wir haben eine Kollimationsoptik und wir haben ein mit Wasser gefülltes Prisma und wir können die Aufspaltung des Lichtes 15 00:01:33.000 --> 00:01:42.000 in unterschiedliche Spektralfarben hier auf diesem Detektorschirm sichtbar machen. Wenn wir die Effekte des Regenbogens näher erläutern 16 00:01:42.000 --> 00:01:49.000 wollen, ist es am einfachsten zunächst ein einzelnes isoliertes Wassertröpfchen zu machen. 17 00:01:49.000 --> 00:01:56.000 zu betrachten. Wir haben also ein als ideal kugelförmig anzusehendes Wassertröpfchen. Das wird von einem Lichtstrahl 18 00:01:57.000 --> 00:02:01.000 getroffen und an dieser ersten Grenzfläche Luft-Wasser 19 00:02:01.000 --> 00:02:07.000 wird das Licht sowohl reflektiert als auch transmitiert, also durchgelassen. Es gelangt also ins Innere des Tröpfchens. 20 00:02:08.000 --> 00:02:16.000 wird an dieser Grenzfläche Wasserluft abermals reflektiert und transmitiert und kann entweder hier detektiert oder der reflektierte Strahl hier 21 00:02:16.000 --> 00:02:25.000 aufgefangen werden. Wenn wir jetzt einen Strahl betrachten, der nicht auf dieser Linie auf das Wassertröpfchen fällt, sondern weiter oben, 22 00:02:25.000 --> 00:02:32.000 Dann würde sich der Weg des Lichts durch das Wassertröpfchen ändern. Es würde an dieser Grenzfläche gebrochen werden, an dieser 23 00:02:32.000 --> 00:02:37.000 Grenzfläche reflektiert und würde das Wassertröpfchen wieder unter einem gewissen Winkel verlassen. 24 00:02:37.000 --> 00:02:39.000 Und diesen Winkel 25 00:02:41.000 --> 00:02:42.000 Kann man messen. 26 00:02:45.000 --> 00:02:47.000 und 27 00:02:47.000 --> 00:02:51.000 Er ist für unterschiedliche Abstände von dieser zentralen Achse 28 00:02:51.000 --> 00:02:55.000 auch unterschiedlich, aber nicht beliebig. 29 00:02:55.000 --> 00:03:00.000 Es gibt einen Maximalwinkel und dieser Maximalwinkel 30 00:03:00.000 --> 00:03:08.000 wird auch von benachbarten Strahlengängen faktisch immer wieder getroffen. Was bedeutet, dass ein Beobachter 31 00:03:08.000 --> 00:03:11.000 diesen austretenden Strahl 32 00:03:11.000 --> 00:03:20.000 in seiner Beobachtungsposition wahrnehmen könnte. Dieser Winkel hängt aber auch von der Wellenlänge des Lichtes ab. Für rotes Licht 33 00:03:20.000 --> 00:03:23.000 Beträgt der im Falle von Wasser? 34 00:03:23.000 --> 00:03:29.000 42 Grad, für grünes Licht 41 Grad und für blaues Licht 40 Grad. 35 00:03:29.000 --> 00:03:30.000 Vielen Dank. 36 00:03:31.000 --> 00:03:39.000 Jetzt ist ein Regenbogen ein kollektiver Effekt. Das heißt, einzelne Regentröpfchen 37 00:03:40.000 --> 00:03:46.000 tragen individuell, aber in der Gesamtheit zu der optischen Erscheinung bei. 38 00:03:46.000 --> 00:03:52.000 Damit das stattfindet, muss der Beobachter eben genau diesen Winkel relativ zu den Wassertröpfchen einnehmen. Man muss aber auch 39 00:03:52.000 --> 00:03:59.000 bedenken, dass die Wassertröpfchen ja von oben nach unten fallen. Das heißt, jedes fallende Tröpfchen, das von dieser Seite mit Licht 40 00:03:59.000 --> 00:04:06.000 beschienen wird, würde unterschiedliche Beobachtungswinkel adressieren können und damit auch unterschiedliche Spektralfarben. Und die 41 00:04:06.000 --> 00:04:08.000 Gesamtheit aller Tröpfchen... 42 00:04:08.000 --> 00:04:11.000 die dieses Phänomen zeigen. 43 00:04:11.000 --> 00:04:20.000 sorgt dafür, dass wir einen statischen Regenbogen wahrnehmen können. Und da es extrem von der Beobachtungsposition abhängt, ist klar, 44 00:04:20.000 --> 00:04:27.000 dass jeder seinen eigenen Regenbogen sieht. Streng genommen sieht sogar jedes Auge seinen eigenen Regenbogen.