Spektralfarben

Spektral-Farben

Es gibt viele Wege, um eine Pixel-Grafik herzustellen, z.B.
Digital-Camera (Bild links), Scanner, Grafik-Programm, ... oder Berechnung (das folgende ↓ Beispiel dieser Seite).

• Hier wird ein Grafik-Beispiel vorgestellt, welches nach einer Vorschriften (Formel, Algorithmen) berechnet wurde: Das Programm erzeugt einen Farb-Balken in den Farben des Regenbogens.

In der Natur kann man Spektralfarben u.a. bei jedem Regenbogen sehen.

Dazu muss man die Sonne im Rücken und vor sich zahlreiche Wassertröpfchen (z.B. einen Gewitter-Regen) haben.

Unter bestimmten Bedingungen reflektieren die Tröpfchen das Licht wieder zurück in Richtung der Lichtquelle.

Die Richtung der zurückgeworfenen Lichtstrahlen unterscheidet sich geringfügig je nach Wellenlänge, Daher sieht man den Regenbogen in den 'Spektralfarben'

Bei einem besonders starken Regenbogen sieht man in einem größeren Winkel noch einen zweiten Bogen in umgekehrten aber schwächer leuchtenden Farben.
(↓ Physik).

Programmierte Grafik

◀   Diese Grafik wurde von einem → Programm erzeugt. Es handelt sich um eine Pixel-Grafik, d.h. die Farbe jedes Bildpunkts wurde einzeln berechnet und in die Grafik-Datei eingetragen.

Die → Live-Berechnung mit Canvas + Javascript und PHP wird auf einer eigenen Seite detailliert vorgestellt. Das Beispiel dient als Muster für die Erzeugung einer Grafik nach einer Vorschrift (Algorithmus).


Grafik: Wikipedia Regenbogen

Physik

Die Grafik zeigt das Modell eines kugelförmigen Wassertropfens.

Das Licht einer 'weißen' Quelle (z.B. Sonne) kommt von links: Nur ein Strahl genau durch das Zentrum behält seine Richtung, alle anderen Strahlen werden in verschiedene Richtungen gebrochen oder reflektiert, Die abgelekten Strahlen laufen - bis auf 2 Ausnahmen - immer vom Beobachter weg und sind daher für diesen nicht sichtbar.

Nur dann, wenn der Strahl genau die im Modell gezeigte Stelle trifft, läuft er nach 2maliger Reflexion wieder in einem bestimmten Winkel zum Beobachter zurück. Beim 2maligen Durchtritt durch die Grenzfläche wird das Licht - je nach Wellenlänge - unterschiedlich stark gebrochen: Blaues Licht wird stärker abgelenkt, rotes weniger.

Der Regenbogen ist sichtbar, wenn man die Lichtquelle im Rücken und die Tröpfchen vor sich hat. Das trifft oft zu, wenn am späten Nachmittag kurz nach einem Gewitter nochmals die Sonne kräftig hervorkommt.

Theoretisch (und aus einem Flugzeug) kann man dabei einen vollen Regen-Kreisbogen sehen, auf einer ebenen Fläche den typischen Regenbogen-Halbkreis.


Neben-Regenbogen

Es gibt zusätzlich zu dem in der Grafik gezeigten Modell noch einen 2. Sonderfall, in dem einfallendes Licht nach 'rückwarts' abgelenkt wird. Die Intensität ist in diesem Fall geringer, die Reihenfolge der Farben genau umgekehrt und der Sicht-Winkel etwas größer als beim Haupt-Regenbogen.
Man kann den Neben-Regenbogen im ↑ Bild ganz oben deutlich erkennen.

Halo-Eisbogen (Bild links)

In sehr seltenen Fällen kann man auch rings um die Sonne bunte Ringe sehen. In diesem Fall müssen sich zahlreiche kleine Eiskristalle zwischen BeobachterIn und Lichtquelle befinden.

Im Bild links wird die Sonne vom Dach eines Hauses abgedeckt. Knapp darüber sieht man einen Halo-Eisbogen.

Die Erscheinung wird durch die zarten, hohen Eiswolken (Mitte) hervorgerufen, durch den Kondens-Streifen eines viel tiefer fliegenden Flugzeugs (rechts) jedoch abgedeckt.

Regenbogen sind mit freiem Auge wesentlich besser erkennbar als auf einem Foto. Beide Regenbogen-Bilder dieser Seite wurden daher zur besseren Sichtbarkeit der Effekte im → Kontrast verstärkt.