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 daher dunkel-schwarz. Aber natürlich ist die Welt nicht nur schwarz-weiß.

Ein Blick in das „Spektrum“ von Licht (also den Ausschnitt des elektromagnetischen Spektrums, der mit dem Augen wahrnehmbar ist und darum als „Licht“ bezeichnet wird), zeigt daher, dass bei der Betrachtung von Licht auch differenzierter vorgegangen werden kann. Denn schließlich umfasst der „sichtbare Bereich“ des elektromagnetischen Spektrums alle Wellenlängen zwischen ca. 400 und 800 nm (siehe Abb. 1 elektromagnetisches Spektrum).

Abb.1 elektromagnetisches Spektrum.

In weißem Licht – beispielsweise der Sonne – sind diese Wellenlängen alle vermischt. Das ist dann zu erkennen, 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 irgendwo solche Regenbogenspektren im Alltag auftauchen, 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 wurde 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.

Wird das ganze nun noch genauer betrachtet, 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 wird in der Physik Dispersion genannt. In einem Glasprisma lässt sich dies sehr anschaulich betrachten (siehe Abb. 2 Dispersion am Prisma).

Abb. 2 Dispersion im 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 Phänomene betrachten werden sollen, die nicht nur mit hell und dunkel, sondern mit Farben zu tun haben. Die unterschiedlichen Wellenlängen werden nämlich als unterschiedliche Farben wahrgenommen, wie im Bild des sichtbaren Spektrums in Abbildung 1 dargestellt ist. Das 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 muss betrachtet werden

      1. wie Farben mit den Sinnen wahrgenommen werden 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 anschließend

D. farbbezogene Phänomene im Alltag besser verstanden werden.

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 Grundüberzeugungen über Farben in Frage stellen.