Überzählige Regenbögen

Unter bestimmten Umständen sind ein oder mehrere schmale, schwach gefärbte Bänder zu sehen, die an den violetten Rand eines Regenbogens grenzen; d.h. innerhalb des Primärbogens oder, viel seltener, außerhalb des Sekundärbogens. Diese zusätzlichen Bänder werden als überzählige Regenbogen oder Überzahlbänder bezeichnet; zusammen mit dem Regenbogen selbst wird das Phänomen auch als Staplerregenbogen bezeichnet. Die Überzahlbögen sind leicht vom Hauptbogen gelöst, werden nacheinander schwächer zusammen mit ihrem Abstand von ihm und haben Pastellfarben (die hauptsächlich aus rosa, lila und grünen Farbtönen bestehen) und nicht das übliche Spektrummuster. Der Effekt zeigt sich, wenn Wassertröpfchen beteiligt sind, die einen Durchmesser von etwa 1 mm oder weniger haben; je kleiner die Tröpfchen sind, desto breiter werden die Überzahlbänder und desto weniger gesättigt ihre Farben. Aufgrund ihrer Herkunft in kleinen Tröpfchen neigen Überzahlbänder dazu, in Nebelbögen besonders ausgeprägt zu sein.

Überzählige Regenbögen können nicht mit einer klassischen geometrischen Optik erklärt werden. Die abwechselnden schwachen Bänder werden durch Interferenzen zwischen Lichtstrahlen verursacht, die leicht unterschiedlichen Pfaden mit leicht unterschiedlichen Längen innerhalb der Regentropfen folgen. Einige Strahlen befinden sich in der Phase, verstärken sich durch konstruktive Interferenzen, schaffen ein helles Band; andere sind von bis zu einer halben Wellenlänge aus der Phase, brechen sich gegenseitig durch zerstörerische Interferenzen auf und schaffen eine Lücke. Angesichts der unterschiedlichen Brechungswinkel für Strahlen unterschiedlicher Farben sind die Interferenzmuster für Strahlen unterschiedlicher Farben leicht unterschiedlich, so dass jedes helle Band in der Farbe unterschieden wird und einen Miniatur-Regenbogen erzeugt. Überzählige Regenbögen sind am deutlichsten, wenn Regentropfen klein und von gleichmäßiger Größe sind. Die Existenz von überzähligen Regenbögen war historisch ein erster Hinweis auf die Wellennatur des Lichts.