4 – Licht und Farbe

A – Farben sehen

B – Farben mischen – zwei verschiedene Arten

C – Körperfarbe und Beleuchtung

D – Farbige Phänomene: Von Regenbogen & Co

Für die Betrachtung vieler Phänomene im Zusammenspiel mit Licht ist es völlig ausreichend, dieses Licht ganz allgemein zu betrachten.

Die Sonne sendet „weißes“ Licht, Schattenbereiche erscheinen uns daher dunkel-schwarz. Aber natürlich ist unsere Welt nicht schwarz-weiß.

Ein Blick in das „Spektrum“ von Licht (also den Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums, den wir mit unseren Augen wahrnehmen und darum als „Licht“ bezeichnen), zeigt daher, dass man bei der Betrachtung von Licht auch differenzierter vorgehen könnte. Denn schließlich umfasst der „sichtbare Bereich“ des elektromagnetischen Spektrums alle Wellenlängen zwischen ca. 400 und 800 nm (siehe Abbildung A.1 elektromagnetisches Spektrum).

In weißem Licht – beispielsweise der Sonne – sind diese Wellenlängen alle vermischt. Das erkennen wir dann, wenn diese Vermischung durchbrochen und die einzelnen Anteile alle nach ihrer Wellenlänge sortiert werden. Das zeigt sich beispielsweise in einem Regenbogen (siehe Abschnitt D). Wenn uns irgendwo solche Regenbogenspektren im Alltag begegnen, dann ist dies meistens der Fall, wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht, beispielsweise von Luft in Glas oder Wasser. In Themenbereich Licht & Schatten haben wir betrachtet, dass Licht durch diese durchsichtigen Medien transmittiert, also hindurchgelassen und dabei häufig auch auf seinem ursprünglichen Weg abgelenkt wird (Brechung). Diese Brechung kommt dadurch zustande, dass sich Licht in Medien unterschiedlich schnell ausbreitet.

Betrachten wir nun noch etwas genauer, wird sichtbar, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem Medium allerdings nicht für alle Wellenlängen gleich ist. Blaues Licht mit relativ hoher Energie wird durch ein Medium wie Glas stärker „abgebremst“ als rotes Licht mit geringerer Energie.

Nach der Gleichung

folgt daraus, dass blaues Licht entsprechend stärker gebrochen wird als rotes. Diese wellenlängenabhängige Stärke der Brechung nennt man in der Physik Dispersion. In einem Glasprisma lässt sich dies sehr anschaulich betrachten (siehe Abbildung A.2 Dispersion am Prisma).

Hierdurch wird zum einen sichtbar, dass weißes Licht die Wellenlängen des gesamten Spektrums enthalten kann und dass sich diese auch von einer trennen lassen.

Ein differenzierterer Blick auf die unterschiedlichen Wellenlängen wird nötig, wenn wir Phänomene betrachten wollen, die nicht nur mit hell und dunkel, sondern mit Farben zu tun haben. Die unterschiedlichen Wellenlängen nehmen wir nämlich als unterschiedliche Farben war, wie im Bild des sichtbaren Spektrums in Abbildung 1 dargestellt ist. Unser Auge besitzt hierfür zwei unterschiedliche Rezeptoren auf der Netzhaut: eine Sorte für Helligkeiten (Stäbchen) und eine für Farben (Zapfen).

Um Phänomene wie die Erscheinung eines Regebogens zu verstehen oder das Mischen von Farben im Farbkasten, farbigem Licht auf der Bühne oder dem Handydisplay oder warum eine Zitrone gelb erscheint und unter farbiger Beleuchtung diese Farbe wechselt – für alle das müssen wir betrachten

      1. wie wir Farben mit unseren Sinnen wahrnehmen können,
      2. auf welche zwei Arten die Mischung von Farben unterschieden und beschrieben werden kann
      3. wie die farbige Erscheinung von Gegenständen (Körperfarbe) zustande kommt und wie sie von der Beleuchtung abhängt

Ausgestattet mit diesen Grundlagen können wir anschließend

D. farbbezogene Phänomene in unserem Alltag besser verstehen.

Die physikalischen Hintergründe bringen eine Menge Klarheit in diese Angelegenheit (oder „Licht“ ins Dunkel). Aber sie führen auf den ersten Blick auch manchmal zu Verwirrung, da sie einige unserer Grundüberzeugungen über Farben in Frage stellen. Räumen wir also im Folgenden ein wenig auf.