Geheimen van de regenboog

Je hebt ongetwijfeld wel eens een regenboog gezien, en misschien heb je ook wel een globaal beeld hoe hij ontstaat. Maar hoe grondig is je kennis van dit verschijnsel eigenlijk?

Je weet misschien wel dat er behalve “de” regenboog soms een tweede regenboog te zien is. Maar weet je ook of er nog een derde boog bestaat? Als die er is, in welke richting staat hij, en waarom zie je hem in de praktijk nooit? Of, als er geen derde regenboog bestaat, waarom zijn er precies twee bogen? Waarom is het gebied tussen de eerste en de tweede boog relatief donker? Waarom heeft de tweede boog zijn kleuren in de omgekeerde volgorde als de eerste boog? Wat zijn “overtallige” regenbogen, en hoe ontstaan ze? Wat leert de regenboog ons over de eigenschappen van licht en materie?

In “Geheimen van de regenboog” gaan we uitvoerig op dit soort vragen in. Terwille van de nauwkeurigheid voeren we daarbij enkele wiskundige berekeningen uit, op middelbare-schoolniveau. Als je niet zo'n held in wiskunde bent kun je “om de formules heen” lezen. De belangrijkste conclusies uit de berekeningen kun je gewoon uit de plaatjes en de tekst halen. Je mist dan wel hoe die conclusies zijn bereikt, maar je hebt dan even goed een behoorlijk beeld hoe de regenboog ontstaat.

Op het internet vind je bij veel besprekingen van de regenboog een doodsimpele uitleg hoe je zonder rekenwerk zou kunnen inzien waarom de kleurvolgorde van de tweede boog het spiegelbeeld is van die van de eerste, maar die simpele uitleg blijkt niet te kloppen. Zoals wel vaker in het leven is op dit punt de intuïtie geen betrouwbare gids. Hoe het dan wel zit maken we aan de hand van berekeningen en plaatjes stap voor stap duidelijk.

Behalve de regenboog zelf bespreken we ook enkele aanverwante onderwerpen, zij het oppervlakkig. We staan even stil bij de werking van het oog, en bij de wisselwerking tussen licht en materie. We merken op dat onze berekening gebaseerd zijn op een benadering, de geometrische optica, en bespreken schetsmatig enkele situaties waarin die benadering niet geldt.

Als laatste besteden we aandacht aan enkele fundamentele eigenschappen van het licht, en de problematische rol van het licht als verbindende schakel tussen de twee belangrijkste hedendaagse theorieën, de relativiteitstheorie en de kwantum-mechanica.