Regenbogen in unserem Auge

Forum für Halo-Erscheinungen, Regenbögen, Blitze und alle anderen Lichterscheinungen, die neben Polarlichtern in der Erdatmosphäre auftreten.
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Christian Fenn
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Regenbogen in unserem Auge

Beitrag von Christian Fenn » 3. Dez 2007, 20:01

Aufgrund aktueller Beitrage greife ich nochmals meine Behauptung auf, dass Regenbögen (neben vielen anderen optischen Erscheinungen der Atmosphäre) ausschließlich in unserem Auge entstehen und nicht real vorhanden sind.

Als ich diese Behauptung beim AKM-Treffen in Reimlingen aufstellte, meinte ich damit nicht, dass das Licht irgendwie in unserem Auge gebrochen, gebeugt und sonst etwas wird. Es handelt sich vielmehr um eine "philosophisch" anmutende Behauptung.

Die Behauptung soll nicht mit den Gedanken des radikalen Konstruktivismus, wie sie Kant oder Watzlawick vertreten verwechselt werden. Demnach entstünde ein Ding immer nur durch die Interpretation unserer Sinne. Doch das meine ich nicht.

Wenn wir beispielsweise eine Wolke betrachten, dann hat diese Wolke eine Ausdehung. Ich kann ihren Ort und ihre Größe beschreiben. Jemand kann die gleiche Wolke von unterschiedlichen Orten sehen, außerdem - und das ist der wesentliche Punkt - existiert sie unabhängig vom Betrachter. Auch ein Blitz hat eine Ausdehnung, er zieht sich von da nach dort. Auch er existiert unabhängig vom Betrachter (mal den radikalen Konstruktivismus aussen vor gelassen).

Diese Gesetzmäßigkeit gilt aber nicht für Haloerscheinungen, Regenbögen, Höfe, Glorien, etc. Sie existieren nicht ohne Betrachter. Genauer müsste es heißen, sie existieren nicht ohne Lochlinse.

Einfach erklärt könnten wir sagen, man bräuchte für den Regenbogen eine Lichtquelle im Rücken und Regentropfen um den Sonnengegenpunkt herum. Bricht sich das Licht in den Tropfen und wird zurück gespiegelt, dann entsteht im 42° und 51° Winkel ein Regenbogen.

Diese Aussage ist aber nicht ausreichend. Von der Sonne aus wandern die Lichtstrahlen nahezu parallel in den Vorhang aus Regentropfen. In jedem einzelnen Tropfen wird das Licht (hier den 51° Bogen vernachlässigend) um 138° gebrochen und damit zurückgeworfen (siehe Bild1 A). Und zwar von jedem Tropfen aus in jede mögliche 138° Richtung. Das würde bedeuten, dass aus jedem Tropfen ein schwacher Lichtkegeln mit Spitze im Topfen und Öffnung zur Sonne hin entsteht (siehe Bild 1 B, Bild 2).

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Dieser Lichtkegel entsteht in jedem Tropfen. Letztlich überlagern sich also im Regen unendliche viele solcher Kegel zu einem Matsch aus zurückgeworfenem Licht (siehe Bild 3). Dieses Licht vermag zwar die Landschaft zu erhellen, aber es erzeugt bei weitem keinen Regenbogen, obwohl nach der gängigen Theorie alle Voraussetzungen für einen Bogen erfüllt sein müßten.

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Worauf ich hinauswollte ist, dass das Auge erst in der Lage ist aus dem Wirrwarr zurückgeworfenen Lichts den Bogen herauszufiltern. Das Menschliche Auge wirkt daher wie ein weiterer Filter. Die Regel für einen Regenbogen muss daher ergänzend heißen: er entsteht wenn Lichtstrahlen durch Regentropfen gespiegelt und gebrochen werden und gleichzeitig durch eine Lochlinse wandern. Denn nur die Strahlen, die zusätzlich zu den Voraussetzung nach den gängigen Theorie des Regenbogens gleichzeitig durch eine Lochlinse (Auge) wandern, lassen einen Regenbogen entstehen. Unser Auge kann dabei willkürlich durch eine andere Lochlinse, das Auge eines Tieres oder der Kamera ersetzt werden. Aber die Linse ist nötig um aus dem Wirrwarr die richtigen Strahlen zu filtern. Damit ist das Auge eine der drei Grundvoraussetzungen für einen Regenbogen.

Bild

Das bedeutet aber auch, dass jeder seinen ureigenen Regenbogen hat. Cool was!? Und wenn wir das Auge zumachen, dann ist er tatsächlich nicht mehr da.

Selbiges gilt für alle Haloerscheinungen, Glorien, Höfe, etc.
Es gilt aber nicht für Polarlicht, Blitze und Wolken, usw.
Über das Brockengespenst können wir uns streiten.
Zuletzt geändert von Christian Fenn am 3. Dez 2007, 20:14, insgesamt 1-mal geändert.

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Christian Fenn
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Beitrag von Christian Fenn » 3. Dez 2007, 20:12

So, daran hab ich jetzt ewig rumgemalt, da ich die alten Bilder nicht mehr gefunden habe. Und wehe, wenn ich kein Lob kriege. :wink:

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Reinhard Nitze
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Lob!

Beitrag von Reinhard Nitze » 3. Dez 2007, 21:03

Hallo Christian!

Das Lob sollst du natürlich kriegen!

Klasse gemacht.

Das dürfte heißen, das alle selbst leuchtenden Erscheinungen nicht in die Kategorie "Entstehen erst im Auge" gehören. Schwieriger sieht das schon
bei Kombieffekten (du hast das "Brockengespenst" schon angesprochen)
aus. Ich werde mir dazu auch noch mal ein paar Gedanken machen...

Viele Grüße, Reinhard!

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Julien Buri
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Beitrag von Julien Buri » 3. Dez 2007, 21:21

hallo,

deine theorie klingt recht plausibel, ich kann sie nachvollziehen. ich denke es verhält sich ähnlich wie mit einer normalen lichtquelle, zb einer glühbirne oder im exremen beispiel die sonne. wir sehen den ursprung des lichtes, aber den ganzen "lichtmatsch" nicht, denn unsere augen können wie erwähnt durch die linse als filter wirken. obwohl die lichtquelle, wenn auch eine reflektierte, in alle richtungen strahlt oder scheint, wir sehen immer das was wir sehen. ich hoffe ich konnte mich richtig ausdrücken, denn gedanken sind manchmal schwer in worte zu fassen (jedenfalls für mich)
aber ich denke, hätten wir ein auge das viel grösser ist als ein regenbogen, würden wir es noch so wahrnehmen? denn so wäre die linse so gross, das der ganze "lichtmatsch" auch reinstrahlen würde, und wir nur einen hellen nebel sehen würden.

Edit: ich hab mal selber eine skizze gemacht, damit man besser nachvollziehen kann was ich meine.

ich habe mir überlegt, dass wenn die "linse" kleiner und weiter entfernt ist als eine grosse linse (grösser als das phänomen selber) die näher dran ist, so können wir fokussieren und wir sehen ein objekt schön scharf:
Bild

nehmen wir aber eine grosse linse, die auch noch nah dran am phänomen ist, sehen wir nur unscharfen matsch. dasselbe passiert wenn ich meinen finger zu nahe an meinem auge habe, so kann ich nicht mehr fokussieren und sehe nur unscharf
Bild

ich hoffe es ist nicht zu anfängermässig :oops:

Klaus Mueller-Blask
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Beitrag von Klaus Mueller-Blask » 3. Dez 2007, 22:20

Hallo Chistian,
auch ein Lob meinerseits, die Fragestellung fordert echt zum Nachdenken auf.

Es braucht aber keinen Filter oder einen "verstehenden Blick", sondern ich denke, dass zu jedem Punkt, der in Deinem "Lichtmatsch" liegt, das Licht einer Lichtfarbe oder Wellenlänge nur von den Regentropfen gelangen kann, die sich in einem entsprechenden Winkel zum Sonnengegenpunkt befinden. Und die befinden sich jeweils im gleichen Abstand zu diesem, also auf einem Kreis. Es gibt unendlich viele Punkte, also unendlich viele Regenbögen.
Deshalb sieht jeder sogar 2 Regenbögen (Ohne Alkohol!)

Gruß Klaus

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Claudia Hinz
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Beitrag von Claudia Hinz » 5. Dez 2007, 17:05

Kompliment und Danke! Haste echt super dargestellt! Könnte man echt auch mal in METEOROS veröffentlichen :wink:

LG Claudia

Alexander Haußmann
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Beitrag von Alexander Haußmann » 6. Dez 2007, 20:15

Hallo Christian (und alle weiteren Mitdiskutierer),

vielen Dank auch von mir für die erklärenden Zeichnungen. Damit bin ich jetzt über Dein Argument "im Bilde". Ich glaube, die ganze Diskussion läuft darauf hinaus, was wir eigentlich genau unter dem Regenbogen (Halo, Hof, Glorie...) verstehen wollen. Du schreibst von der "Lochlinse", welche nötig ist, um ein Bild der Erscheinung auf einen Schirm (Netzhaut, Film, CCD) zu projizieren. Es reicht aber auch ein ganz normales Loch ohne Linse - mit einer Camera obscura kann ich einen Regenbogen abbilden und fotografieren, wenn auch nicht besonders scharf. Es wird ganz einfach ein Teil aus dem "Lichtmatsch" ausgeschnitten. Und das kann auch (mehr oder weniger gut) durch die Öffnungen im Laub eines Baumes geschehen, und dann kann ein Regenbogen auf den Erdboden projizizert werden (wahrscheinlich wird man wegen der geringen Intensität nichts sehen, aber das Bild ist vorhanden - genau wie bei der teilverfinsterten Sonne).

Das trifft übrigens genausogut auf die Sonne, Blitze und die anderen "realen" Lichtquellen zu - ohne Linse bzw. Loch wird kein Bild entstehen. Dem Augenschein (im Wortsinn!) nach besteht da kein Unterschied, es gibt analog einen Lichtmatsch. Diesen Dingen sprechen wir deshalb eine Realität zu, weil wir durch ZUSÄTZLICHE Untersuchungen als die bloße Betrachtung von einem einzigen Punkt aus ihnen eine Position im Raum zuweisen können!

Also meiner Ansicht nach würde ich den gesamten "Matsch" als objektiv vorhandenes - weil meßbares - Licht betrachten, und im Fall des Regenbogens eben als "Regenbogenlicht" bezeichnen. Es ist umgelektes, farblich aufgefächertes Sonnenlicht und damit genauso real wie das originale Sonnenlicht. Um den Bogen aber abzubilden, braucht es eine Linse oder zumindest ein Loch. Das entstehende Bild ist dann ein Ausschnitt aus diesem real vorhandem Licht, der bei Vorhandensein einer Linse noch mal zusätzlich gebrochen wird und schließlich auf einen Rezeptor fällt. Auf der Netzhaut des Auges würde man (falls das möglich wäre) von außen einen kleinen, realen Regenbogen sehen - der freilich verschwindet wenn man das Auge schließt. Das Licht, welches dann außen auf das Lid trifft, hat freilich immer noch das gleiche Potential, als Regenbogen projiziert zu werden.

Auch braucht die Qualität der Abbildung theoretisch nicht schlechter zu werden, wenn man die Linse größer macht. Das Problem des unscharfen Fingers vorm Auge ist ja, daß die Brechkraft der Linse im Vergleich zur Augapfelgröße nicht mehr zusammenpaßt. Für ideale Linsen ist die (geometrische) Abbildungsmathematik (fast) gleich, unabhägig von ihrer Größe (es kommt noch ein wenig auf die Dicke an). Das Problem ist eher, daß es aufgrund der real vorhandenen Abbildungsfehler schwierig ist, eine gute Abbildung zu bekommen, wenn der Durchmesser der Linse groß im Vergleich zur Brennweite ist. Und wenn nun die Linse viel größer als die Regenwolke ist, die einen Kubikkilometer Luft mit Regenbogenlicht durchsetzt? Dann verändert sich kaum was an der Abbildung, weil auch nur ein kleiner Ausschnitt der Linse beleuchtet wird. Eine kleinere hätts dann auch getan...


Fazit: Das Regenbogenlicht ist eine physikalische Realität. Der Regenbogen "im Kopf" (d.h. im erkennenden Verstand) ist ein subjektiver Sinneseindruck!


Viele Grüße und noch einen schönen Nikolausabend allerseits,
Alex

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Julien Buri
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Beitrag von Julien Buri » 6. Dez 2007, 20:50

Alexander Haußmann hat geschrieben:
Fazit: Das Regenbogenlicht ist eine physikalische Realität. Der Regenbogen "im Kopf" (d.h. im erkennenden Verstand) ist ein subjektiver Sinneseindruck!
so ist es eigentlich mit allen dingen die wir mit unseren sinnen erleben. jede physikalische (re-)aktion die wir mit unseren sinnen aufnehmen, wird so interpretiert, dass wir es sehen/riechen/fühlen können, damit ist es keine kühle mathematik mehr.

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Christian Fenn
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Beitrag von Christian Fenn » 7. Dez 2007, 07:22

Nein, nein, nein,

wir reden aneinander vorbei. Julien berief sich im letzten Statment darauf, dass die Interpretation unserer Sinne immer das Bild abgeben. Das wäre so zwar richtig, aber diese Gedanke entspricht genau dem, was ich als "radikalen Konstruktivismus" bezeichnete. Auch wenn Julien damit recht hat, das ist nicht der Punkt, den ich hier diskutiert haben wollte.

Und Alexander, ich glaube auch, dass wir immer noch aneinander vorbei reden. Mir geht es darum aufzuzeigen, dass der Regenbogen drei Voraussetzungen braucht. Licht, Tropfen an der passenden Stelle und den Filter "Lochlinse" (dabei ist mir egal ob mit oder ohne Linse, wichtig ist der Filter).

Der Regenbogen und der Blitz unterscheiden sich immens. Der Blitz existiert unabhängig vom Betrachter, so wie ein Baum vermutlich (rad. Konstruktivismus aussen vor) fest existiert. Ob ich ihn nun mit einer Lochlinse abbilde oder nicht.

Der Regenbogen aber exisiert erst mit der Lochlinse. Bleibt sie weg, dann ist auch der Bogen weg. Darum geht es mir. Der Regenbogen ist kein Objekt wie ein Gegenstand oder ein Örtlich begrenztes Phänomen (wie der Blitz).

Da nutzt es auch nichts, wenn Du schreibst, dass das Licht auch ohne Linse das Potenzial zum Regenbogen hat. Das stimmt zwar, aber die Aussage würde immer gelten. So hätte Licht auch ohne Regentropfen das Potenzial zum Regenbogen. Darin sehe ich kein echtes Argument.

Grüße, Christian

Alexander Haußmann
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Beitrag von Alexander Haußmann » 7. Dez 2007, 12:20

Hallo Christian,

also ich stimme Dir in dem Punkt voll zu, daß man ein Loch bzw. eine Lochlinse benötigt, um (egal worauf) ein Bild des Regenbogens zu projizieren. Aber das trifft eben auch auf alle anderen selbstleuchtenden oder beleuchteten Erscheinungen zu, ob nun real oder nur als Licht aus einer bestimmten Richtung vorhanden. Nimmt man die Lochlinse weg, verschwindet das Bild. Daß Baum und Blitz trotzdem da sind, kannst Du nicht aus Deiner Beobachtung schlußfolgern, sondern nur aus Deinem Vorwissen.

Wenn wir unter dem Regenbogen ausschließlich das Bild auf einem Schirm verstehen wollen, treffen alle Deine Argumente zu - allerdings eben auch für alle anderen sichtbaren Dinge. Es muß also eine Zusatzinformation geben, die uns sagt: Das Ding ist nicht echt. Wenn man die nicht hat, ist es nicht verwunderlich, daß Leute angefangen haben, nach dem Goldtopf zu suchen. Die Zusatzinformation kann nicht einfach durch die Beobachtung (von einem festen Standpunkt aus) gewonnen werden. Sie wird also unabhängig von außen eingebracht und dominiert als unausgesprochene Grundlage die ganze real/nicht real-Diskussion.

Sehr allgemein formuliert hat natürlich auch das Licht ohne Regentropfen das Potential zum Regenbogen. Ich meine aber, daß der Prozeß mehrmaliger Brechung und Reflexion im Tropfen viel "komplizierter" (und damit bedeutsamer) ist, als das pure Wegscheiden eines Großteils des Lichtmatsches durch eine simple Lochblende (im einfachsten Fall). Daher scheint es mir angebracht, so etwas wie das "Regenbogenlicht" zu definieren.

Mich würde Deine Meinung zu Spiegelbildern interessieren. Würdest Du diese ebenfalls als nicht real einstufen? Schließlich gibt es in der Richtung des einfallenden Lichtes kein dem Bild entsprechendes Objekt (nur den Spiegel). Das Objekt ist aber da (also sagen wir mal die Sonne), nur in einer anderen Richtung. Macht es tatsächlich einen so großen Unterschied, daß das Licht zwischendurch einmal "geknickt" wurde? Man könnte mit etwas Abstraktion auch sagen, der Regenbogen ist ein extrem verzerrtes Spiegelbild der Sonne. Aber es ging ja nicht darum, ob die Sonne real ist oder nicht.

Viele Grüße,
Alex

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Christian Fenn
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Beitrag von Christian Fenn » 7. Dez 2007, 19:36

Hallo Alex, ich will nicht bewerten, welche der Voraussetzungen (Spiegelung im Tropfen, Lichtquelle oder Lochlinse) die höhere Priorität hat. Ich will ausschlielich sagen, dass die Linse für die Existenz des Bogens eine Voraussetzung ist.

Das trifft meines Erachtens eben nicht auf alle selbstleuchtenden Dinge zu, beim Blitz eben nicht. (Anmerkung: der Regenbogen ist ja nicht mal selbstleuchtend). Beim Blitz mag die Linse eine Vorraussetzung für die Abbildung des Blitzes sein (wie bei allen anderen Dingen und Gegenständen auch), aber nicht für die Existenz. Ob der Blitz abgebildet wird oder nicht, er wird immer irgendwo von oben nach unten, von links nach rechts oder sonstwohin laufen.

Der Regenbogen aber existiert ohne die Lochlinse nicht.

Die einfache Spiegelung läßt sich damit nicht vergleichen. Das sind wesentlich unterschiedliche Dinge. Beim Regenbogen handelt es nicht um eine Spiegelung, sondern um das Muster unendlich vieler Spiegelungen. Ich bilde dabei nicht etwas ab, sondern ich bewundere die sich aus der Anordnung der Spiegel (Tropfen) ergebende Form mit ihren "Abbildungsfehlern". Und genau diese Anordung der relevanten Spiegel (Tropfen) ist abhängig von der Lochlinse, die sie bedienen.

Jetzt wird es aber echt philosophisch. Wir meinen doch eh schon längst das gleiche und bewerten es nur unterschiedlich, oder?

Alexander Haußmann
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Beitrag von Alexander Haußmann » 7. Dez 2007, 22:21

Hallo Christian,

ich denke auch, daß wir über die Entstehungsweise des Regenbogens gleicher Meinung sind, und lediglich die Teilschritte in unterschiedliche "Schubladen" stecken - eigentlich bei vielen Prozessen so, bei denen man sich ein Erklärungsmodell erarbeitet. Deswegen muß eine Ansicht nicht besser sein als die andere.

Übrigens gabs ja heut nachmittag mal wieder einen Regenbogen zu sehen - und ein Bürokollege mußte mich erst drauf aufmerksam machen, weil ich mit dem Rücken zum Fenster sitze. Für ihn hat er also schon eher existiert, aber er hatte ja auch seinen eigenen. Zumindest Licht aus anderen Tropfen...

Schönes Wochenende dann noch,
Alex

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