Haben Regenbögen ultraviolette und infrarote Bänder?

Die Lichtbrechung in Wassertröpfchen, die zur Bildung von Regenbögen führt, ist nicht auf den sichtbaren Bereich beschränkt.

Experimentelle Beweise, die aufgrund ihrer Einfachheit überzeugend sind, werden in den folgenden Bildern gezeigt, die von Dominic Fortes, Professor für Erdwissenschaften am University of College London, aufgenommen wurden . Überprüfen Sie die Ausrichtung des Regenbogens in Bezug auf die Bäume in jedem der Bilder. Das UV-Band liegt links vom sichtbaren Band, während das IR nach rechts verschoben ist.

Die spektralen Grenzen in einem Regenbogen lassen sich technischer erklären, indem man sich die Brechungsindexstreuung von Wasserdampf anschaut, die man zB auf brechungsindex.info findet. Der UV-, sichtbare und nahe IR-Bereich liegen im Wellenlängenbereich zwischen 0,2 und 2,85 µm. Die Änderung des Brechungsindex in Abhängigkeit von der Wellenlänge führt zu unterschiedlichen Brechungswinkeln und damit zu einer erfahrungsgemäßen Trennung der Farben. Grundsätzlich könnte dieses Konzept auch auf weitere Wellenlängenbereiche ausgedehnt werden. Die Resonanz um 2,9 µm führt zwar wieder zu höheren Brechungsindizes für längere Wellenlängen. Daher würde sich Licht mit einer Wellenlänge von zB 4,3 µm mit Licht von 0,4 µm (beide mit einem Brechungsindex von 1,34) überlagern. Doch auch das ist nur die halbe Wahrheit. Wenn Sie sich die Transmissionskurve (weiter unten auf derselben Seite) ansehen, sehen Sie, dass Wellenlängen größer als 1,8 µm von Wasserdampf absorbiert werden. Daher ist dies das realistische lange Wellenlängenende für Regenbögen.

Der Ingenieur hat sie bereits vollständig beantwortet. Ich möchte nur hinzufügen, dass die Frage vollständig gültig ist, auch wenn Sie bereits wissen, dass eine Trennung der Wellenlänge auftritt.

Die Sache ist die, dass einige Materialien im Infrarot- und Ultraviolettbereich praktisch undurchsichtig oder zu transparent sind (der Brechungsindex ist gleich dem von Luft und es findet keine Trennung statt), während sie im sichtbaren Bereich transparent sind. Wasser ist ein Material mit einem breiten Bereich zulässiger Wellenlängen, aber zB Glas nicht. Wenn Sie eine große Menge Glasperlen aus einem Flugzeug werfen würden, würde dies einen wunderbaren Regenbogen erzeugen, aber Sie könnten keinen ultravioletten Regenbogen erkennen, da Glas in diesen Wellenlängen undurchsichtig ist.

Ist es möglich, dass Regenbögen ultraviolette und infrarote Bänder haben und wir nicht sehen können?

Ja, siehe Antwort des Ingenieurs. Um festzustellen , ob wir sie sehen können, werfen Sie einen Blick auf Aphakie : „Menschen mit Aphakie sollen ultraviolette Wellenlängen (400–300 nm) sehen können, die normalerweise von der Linse ausgeschlossen werden. Sie nehmen dieses Licht als weißliches Blau oder weißliches Violett wahr ". Beachten Sie auch, dass das sichtbare Spektrum nicht exakt ist. Manche Menschen können etwas weiter ins Infrarote oder Ultraviolette sehen als andere. Nicht viel, aber die Wahrnehmung ist nicht bei allen gleich. Übrigens, wenn ich einen Regenbogen betrachte, besonders von der Seite meines Auges, scheine ich in der Lage zu sein, einen gelblichen Schimmer unter dem Violett zu sehen. Es hat vielleicht nichts mit Ultraviolett zu tun, aber es ist interessant. Vielleicht verdient das eine neue Frage! Jedenfalls sieht man auf diesem Bild etwas Ähnliches:

CCL-Bild © copyright Rod Trevaskus, siehe geography.org.uk

Es gibt drei Faktoren, die bei allen Wellenlängen berücksichtigt werden müssen: (1) die Fähigkeit des Wassertropfens, das einfallende Licht zu brechen und zu streuen, (2) die Fähigkeit des Auges, die Wellenlänge wahrzunehmen, und (3) die Fähigkeit von Luft, um es zu übertragen.

Der sichtbare Bereich, den wir in einem Regenbogen mit unseren Augen „sehen“, erfüllt alle drei. UV , je nachdem, wie kurz die Wellenlänge ist, genügt möglicherweise nur der Brechung des Tröpfchens und der Luftdurchlässigkeit - es kann vorhanden sein, aber wir können es einfach nicht mit unseren Augen wahrnehmen.