Regnbuer avmystifisert — opplev lyset brytes

Hvorfor regnbuer? Hvordan oppstår de?

En regnbue er en optisk illlusjon — eller snarere: en optisk realitet som menneskets øye oppfatter som en gjenkjennelig streik av farge. Vitenskapelig er det enkel fysikk: sollys går gjennom en vanndrape, brytes (refrakteres), gjenspeiles inne i dråpen, og brytes igjen når det forlater dråpen. Resultatet: hvitt sollys blir splittet i sine enkelte bølgelengder — altså alle fargene i spekteret.

Hvis du forstår grunnprinsipper for lys og innbremse av bølgelengder, forstår du regnbuer. Og hvis du forstår regnbuer, forstår du faktisk ganske mye av det som skjer omkring deg — fordi optikk er over alt.

La oss ta en tur gjennom fysikken. Vi begynner med sollyset.

Brekningsindeks og Snells lov

Hvitt sollys fra solen består av alle bølgelengder på engang: rødt, orans, gult, grønt, blått, indigo, fiolett. Når dette lyset treffer en vanndrape, brytes det. Ikke helt, men nok til at det endrer retning. Mengden som det brytes med, avhenger av mediummaterialet — i dette tilfellet vann.

Fysikeren Willebrord Snell oppdaget i 1600-tallet en matematisk lov som beskriver nøyaktig hvor mye lys brytes. Loven er elegant enkel: sin(θ₁) × n₁ = sin(θ₂) × n₂, der θ er vinkler og n er brekningsindeks. For vann er brekningsindeksen 1,33 (luft er 1,00). Dette små tall har enorm konsekvens.

Ulike bølgelengder brytes med litt ulike vinkler — rødt lys brytes mindre enn blått. Det er denne små forskjellen som gjør at vi ser alle fargene som atskilt. Uten den lille differensen ville alt være hvitt.

Tall og trender

Optikk av regnbuer er enkelt når du først forstår tallene. Her er de viktigste verdiene som bestemmer hvordan regnbuer oppstår.

Dobbelregnbuer og andre fenomener

En primær regnbue oppstår fra en enkelt gjenspeiling inne i vanndrapen. En sekundær regnbue — den lysere ringen rundt den første — oppstår når lyset gjenspeiles to ganger inne i drapen. Dette er hvorfor den sekundære regnbuen alltid er svakere: hver gjenspeiling mister litt energi.

Mellom den primære og sekundære regnbuen ser du ofte at himmelens bakgrunn er mørkere enn himmel utenfor regnbuene. Dette kalles Alexanders mørke bånd, og det skyldes at lyset fra denne regionen blir avbøyd bort fra øyet ditt.

Andre fenomener: antikorona (en lyshalo rundt skyggen din på motsatt side av solen), og 'Supernumerary arcs' (tynne fargede bånd innenfor den primære regnbuen som oppstår fra interferens av lys-bølger). Alt er optikk.

Sånn fotograferer du regnbuer

Beste tid for regnbuefotografi: når solen er lavt på himmelen (tidlig morgen eller sent ettermiddag) og det er regn eller tåke på motsatt side av solens posisjon. Du må ha solen bak deg og regnvannet foran deg. Mange amatører gjør feilen av å stå feil sted — de forsøker å fotografere regnbuen fra samme side som solen. Det funker ikke.

Teknisk tips: bruk en vidvinkellinse (14–24mm) for å få hele regnbuen i bildet. Sett ISO på 100–400, blenderåpning på f/8–f/16 for dybde, og lukkertid på 1/125 eller raskere. En polarisatorfilter kan øke kontrasten. Vent på den sekundære regnbuen — det tar tid, men den er verdt det.

Et skap-tips: avvent en regnbue mens det fortsatt regner. Lysstråler fra solen treffer fortsatt regn, og du får en uvanlig kraftig, klar regnbue — kanskje til og med en triplet eller quadruplet regbenbuei den samme timen.

Neste gang du ser en regnbue

Neste gang du ser en regnbue, tenk på physikken bak. Det er lys som reiser 300 000 kilometer per sekund, møter en liten vanndrape, brytes, gjenspeiles, og brytes igjen — bare for å treffe øyet ditt i en helt bestemt vinkel. Milliarder av draper gjør dette på engang, og sammen skaper de dette magiske blikket. Det er ikke magi. Det er optikk. Og optikk er minst like vakker.

"Regnbuer er reminders at the universe runs on mathematics and light. Når du forstår det, blir de enda vakrere — fordi du forstår hva du ser."