Für die in Abschnitt 3 (Licht und Schatten) betrachteten Phänomene ist es größtenteils ausreichend, Licht allgemein, als „weißes Licht“ zu betrachten. Aber natürlich ist die Welt nicht nur schwarz-weiß. Wenn wir die Erscheinung von „Farben“ besser verstehen wollen, müssen wir uns das Licht – und unsere Licht-Wahrnehmung – genauer anschauen.
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, dass der „sichtbare Bereich“ des elektromagnetischen Spektrums Licht ganz unterschiedlicher Wellenlängen (zwischen ca. 400 und 800 nm) umfasst (siehe Abb. 1 elektromagnetisches Spektrum).
In „weißem Licht“ ,beispielsweise der Sonne sind diese Wellenlängen alle enthalten. Dies zeigt sich, wenn diese Vermischung durchbrochen und die einzelnen Anteile alle nach ihrer Wellenlänge sortiert werden, beispielsweise in einem Regenbogen (siehe Abschnitt D). Wenn irgendwo solche Regenbogenspektren im Alltag auftauchen, dann ist dies meistens der Fall, wenn Licht beim Übergang von einem Medium in ein anderes gebrochen wird, beispielsweise von Luft in Glas oder Wasser oder es an feinen Strukturen einer Oberfläche gebeugt wird. 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.
Betrachten wir das Ganze nun noch genauer, wird sichtbar, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem Medium 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, dass blaues Licht entsprechend stärker gebrochen wird als rotes. Tabelle 1 enthält einige Zahlenbeispiele für Quarzglas.
Tabelle 1: Brechungsindex von Quarzglas bei verschiedenen Wellenlängen
| Wellenlänge λ | n |
| 400 nm | 1,471 |
| 500 nm | 1,463 |
| 600 nm | 1,458 |
| 700 nm | 1,455 |
| 800 nm | 1,454 |
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).
Hierdurch wird zum einen sichtbar, dass weißes Licht die Wellenlängen des gesamten Spektrums enthalten kann und dass sich diese auch von einander trennen lassen.
Wen wir nun farbenbezogene Phänomene betrachten wollen, dann müssen wir die unterschiedlichen Wellenlängen in den Blick nehmen. Denn diese werden von unserem Auge als unterschiedliche Farben wahrgenommen, wie im Bild des sichtbaren Spektrums in Abbildung 1 dargestellt ist. Das Auge besitzt zwei unterschiedliche Rezeptoren auf der Netzhaut: eine Sorte für Helligkeiten (Stäbchen) und eine für Farben (Zapfen).
Um Phänomene wie die Erscheinung eines Regenbogens 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 all das muss folgendes betrachtet werden
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- wie wir Farben mit unseren Augen wahrnehmen,
- auf welche zwei Arten die Mischung von Farben unterschieden und beschrieben werden kann
- wie die farbige Erscheinung von Gegenständen (Körperfarbe) zustande kommt und wie sie von der (farbigen) Beleuchtung abhängt.
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Ausgestattet mit diesen Grundlagen können anschließend
D. farbbezogene Phänomene im Alltag besser verstanden werden.
Eine kleine Warnung: Die physikalischen Hintergründe bringen eine Menge „Licht“ ins Dunkel. Aber sie führen auf den ersten Blick auch manchmal zu Verwirrung, da sie einige Grundüberzeugungen über Farben in Frage stellen.