Chemie am Menschen - Licht und Farbigkeit

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Theorie der Farbigkeit

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Wellenlänge - Frequenz - Farbe

am .

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Das für uns Menschen sichtbare Licht ist elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen ca. 380 bis ca. 750 nm.


Die Umrechnung von der Wellenlänge in eine Frequenz erfolgt mit der einfachen Formel
Frequenz ist Lichtgeschwindigkeit geteilt durch die Wellenlänge:

frequenzformel

Die Wellenlängen in dem Bereich zwischen ca. 380 bis ca. 750 nm lösen in unserem Auge einen organischen Reiz auf Farbrezeptoren der Netzhaut aus, so wie Schallwellen einer bestimmten Frequenz bzw. Wellenlänge in unserem Ohr den Reiz eines Tones auslösen. Während jedoch das Ohr gleichzeitig eintreffende Schallwellen getrennt hören kann, registriert das Auge nur die Summe aller gleichzeitig auf die Netzhaut eintreffenden Lichtstrahlen unterschiedlicher Frequenz. Das liegt daran, dass die drei verschiedenen Farbrezeptoren, nämlich für Rot, Grün und Blau, nur auf bestimmte Frequenzbereiche des Lichtes reagieren und diese dann aber mischen.

500px-Electromagnetic spectrum c.svg-ergaenzt

              

[Aus: Wikipedia, Spektrum; am 2.6.12 abgerufen, ergänzt]

 

hohe-frequenzViolettes Licht ist hoch frequent, d.h. der Abstand der "Wellenberge" ist kurz. Es liegt am oberen Bereich des Farbspektrums ("rechts" im Regenbogen, links in dem Spektrum oben). Violetten Licht ist sehr energiereich. Erreicht die Wellenlänge des Lichtes eine so hohe Frequenz, dass es vom Auge nicht mehr wahrgenommen werden kann, spricht man von ultraviolettem Licht (ultra = darüber, jenseits).


niedrige-frequenzRotes Licht hingegen hat eine sehr niedrige Frequenz und liegt im unteren Bereich des Farbspektrums ("links" im Regenbogen, rechts im Spektrum oben). Erreicht die Wellenlänge des Lichtes eine so niedrige Frequenz, dass es vom Auge nicht mehr wahrgenommen werden kann, spricht man von infrarotem Licht (infra = unterhalb).

farbmischung-additivDas weiße Sonnenlicht ist die Summe der Wellenlängen zwischen ca. 400 bis 700 nm, dies ist bei einer gewöhnlichen Glühbirne auch so (siehe auch das Bild links: Additive Farbmischung).

PrismaDas weiße Sonnenlicht lässt sich durch ein Prisma in seine so genannten Spektralfarben und somit in das sichtbare Farbspektrum zerlegen. Beim Regenbogen wirkt jeder einzelne Regentropfen als winziges Prisma. Lichtstrahlen werden "gebrochen", indem sie von einem Medium (z.B. Luft) in ein anderes (z.B. Wasser) übergehen.

 

 

monitorFernseher1

Auch ein alter Röhrenmonitor erzeugt Farben, indem verschiedene Leuchtstoffe zum Leuchten angeregt werden. Jedes Pixel auf dem Bildschirm besteht aus drei unterschiedlichen Leuchtstoffen, die den drei Primärfarben der additiven Farbmischung entsprechen. Während die Pixel beim Röhrenmonitor sehr klein sind und nur mit einer Lupe erkannt werden, sind sie beim alten Röhren-Farbfernseher mit bloßem Auge sichtbar: Zeigt der Fernseher eine weiße Fläche, so leuchten die drei Leuchtstoffe gleichmäßig stark auf. Die roten, grünen und blauen Punkte sind dann sehr gut zu erkennen. Bei einer gelben Fläche leuchten nur die roten und grünen Leuchtstoffe, die blauen sind dunkel. Das additive Farbmischverfahren wird immer dann angewendet, wenn Licht direkt - ohne Reflexion durch einen Gegenstand - in das Auge gelangen soll.


Die Sonnenstrahlung beinhaltet folgende Bereiche 

  • Ultraviolette, energiereiche elektromagnetische Strahlung

Während die UV-A Strahlung (320 - 400 nm) für Pflanzen, Tiere und Menschen relativ unbedenklich sind, verursacht die UV-B-Strahlung (290 - 320 nm) und die UV-C-Strahlung (kleiner als 290 nm) einen biologischen Schaden (z.B. verbrannte Ernten oder Hautkrebs). Die beiden zuletzt genannten Strahlungstypen werden normalerweise von der Ozonschicht absorbiert (vergleiche auch das Kapitel Ozonloch).

  • Sichtbare elektromagnetische Strahlung = Lichtspektrum

  • Infrarote, energiearme elektromagnetische Strahlung (= Wärmestrahlung)

 

Erinnern wir uns, dass die elektromagnetische Strahlung einen viel größeren Bereich einnimmt, als wir mit unseren Augen erblicken können. Die Strahlen die im infraroten Bereich liegen sind Wärmestrahlungen.
Nicht von ungefähr assoziieren wird die Farbe Rot mit Blut, Feuer, Energie, Wärme, Liebe, Leidenschaft, Erotik, Sünde, Gefahr, Leben, Freude, Scham, Zorn und Aggression. Im Christentum galt Rot als die Farbe des Heiligen Geistes und des Blutes der Märtyrer. Als Signalfarbe bedeutet Rot: Stopp, verboten, negativ, falsch. In China bedeutet die Farbe übrigens Glück!

[Weitere Assoziationen zu Farben siehe bei Wikipedia; am 2.6.12 abgerufen]


farbkreisWerden die Farben in einem Farbenkreis angeordnet, finden sich die jeweiligen Komplementär- oder Gegenfarben auf der gegenüberliegenden Seite.

Wenn ein Stoff mit weißem Licht bestrahlt wird und dabei sichtbares Licht verschluckt (absorbiert), so erscheint er uns farbig. Wird zum Beispiel von einem Gegenstand dunkelblaues Licht absorbiert, so erscheint er uns gelb. Weißes Licht minus dunkelblaues Licht = gelbes Licht. Gelb ist die so genannte Komplementärfarbe zu Dunkelblau. Man sieht einen Körper also immer in der Farbe, die komplementär zu der von ihm am stärksten absorbierten Farbe ist.

 

Farbbalken

(Oberer Balken: Absorbiertes Licht,
unterer Balken: Komplementärfarbe)


Während bei der additiven Farbmischung Licht verschiedener Wellenlängen miteinander gemischt werden (z.B. beim Farbfernsehgerät), werden bei der subtraktiven Farbmischung farbige Stoffe miteinander gemischt (z.B. beim Tuschkasten).

Farbmischung-subtraktiv

Ein sehr schönes, kleines Programm, mit dem man die subtraktive und additive Farbmischung demonstrieren kann, findet man bei www.efg2.com (Direktlink). Dort ganz unten findet man eine zip-Datei. Diese entpacken und die exe-Datei öffnen.

 

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