Een regenboog lijkt op een voorwerp in de verte, maar is een optisch verschijnsel dat afhangt van licht, waterdruppels en de positie van de waarnemer. Twee mensen op verschillende plaatsen zien daarom niet exact dezelfde boog, ook al kijken ze naar dezelfde bui.
Wat gebeurt er in een regendruppel?
Zonlicht verandert van richting wanneer het van lucht naar water gaat: breking. Een deel van het licht wordt aan de achterkant van de druppel weerkaatst en verlaat de druppel met een tweede breking. Elke golflengte buigt iets anders, waardoor wit licht uiteenvalt in een doorlopend kleurenspectrum.
Miljoenen druppels sturen licht alle kanten op, maar het oog ontvangt vooral licht uit bepaalde hoeken. Bij de primaire boog ligt de sterkste concentratie rond 42 graden vanaf het tegenpunt van de Zon. Praktisch betekent dit: houd de Zon achter je en kijk naar de verlichte neerslag.
Waarom rood buiten en violet binnen zit
Rood wordt in de primaire boog minder afgebogen en ligt aan de buitenrand. Violet wordt sterker afgebogen en verschijnt binnenin. De kleuren zijn geen harde strepen; het spectrum loopt vloeiend door, ook al onderscheidt het oog bekende hoofdkleuren.
De regenboog is een cirkel
De geometrie vormt een lichtkegel met het oog als top. De regenboog is de cirkel waar die kegel een gebied met druppels snijdt. Vanaf de grond verbergen horizon en terrein het onderste deel, zodat meestal alleen een boog zichtbaar is. Vanuit een vliegtuig, op een berg of hoog gebouw kunnen druppels ook onder de waarnemer liggen en kan bijna of helemaal een cirkel verschijnen.
Het middelpunt ligt recht tegenover de Zon. Bij een hoge Zon ligt dat punt diep onder de horizon en is de zichtbare boog klein of afwezig. Rond zonsopkomst en zonsondergang staat de boog hoger.
Hoe ontstaat een dubbele regenboog?
De tweede boog ontstaat door twee interne weerkaatsingen in de druppel in plaats van één. Daardoor is hij zwakker en ligt hij buiten de primaire boog. De kleurvolgorde is omgekeerd: rood aan de binnenkant en violet aan de buitenkant.
Tussen beide bogen kan de lucht donkerder lijken. Dit heet de band van Alexander en ontstaat doordat vanuit die hoeken minder licht naar de waarnemer wordt gestuurd; het is geen aparte donkere wolk.
Gunstige omstandigheden
- De Zon schijnt van achter de waarnemer.
- Regen, motregen, nevel of opspattend water bevindt zich ervoor.
- Een lage Zon geeft een hogere en completere boog.
- Donkere wolken verbeteren het contrast maar maken de boog niet.
- Grotere druppels geven vaak fellere kleuren; kleine druppels laten ze overlappen.
Kun je het einde bereiken?
Nee. De boog heeft geen vaste geografische plaats. Wanneer je beweegt, sturen andere druppels het juiste licht naar je ogen en beweegt de regenboog mee. Zelfs een camera naast je registreert door zijn andere standpunt een iets andere boog.
Mistbogen en maanbogen
Kleine mistdruppels kunnen een brede, bijna witte mistboog vormen doordat de kleuren sterk overlappen. Ook helder maanlicht kan met goed geplaatste druppels een maanboog maken. Die lijkt voor het oog vaak wit omdat kleurwaarneming bij weinig licht zwak is; een lange belichting kan wel kleuren tonen.
De Wereld Meteorologische Organisatie rekent regenbogen tot de fotometeoren in haar Internationale Wolkenatlas. Om er een te vinden heb je geen instrument nodig: Zon achter je, verlichte druppels voor je en de juiste geometrie.