Licht und Farbe

Wenn Licht von einer Energiequelle ausgesandt (emittiert -> Emission) und von einem Körper empfangen (absorbiert -> Absorption) wird, so liegt eine Energieübertragung vor.
Die moderne Physik macht über die Natur des Lichts keine eindeutige Aussage. Vielmehr bedient sie sich zweier Modellvorstellungen:

1. Elektromagnetischen Wellentheorie (Hertz 1857 – 1895)
Licht wird hierbei als ein Schwingungsvorgang aufgefasst, ähnlich der Oberflächenwellen im Wasser. Licht ist Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge.

2. Quantentheorie (Plank 1858 – 1947)
Licht hat „Korpuskelcharakter“, d.h. es besteht aus kleinsten, nicht teilbaren Energieteilchen, den „Lichtquanten“. Jedes Lichtquant steht für eine bestimmte Energiemenge.

Quantentheorie und Wellentheorie sind unentbehrliche, einander ergänzende Theorien derselben physikalischen Erscheinung, genannt „Licht“. Dies wird als Dualismustheorie: Welle – Korpuskel bezeichnet.
Die Quantentheorie bedient sich der Erklärung aller Vorgänge des Entstehens (Emission) oder des Verschwindens (Absorption) von Licht. Die Ausbreitung im Raum dagegen wird durch die Wellentheorie fassbarer.

Die Energie elektromagnetischer Schwingung wird umso größer, je kleiner die Wellenlänge ist. Den Gesamtbereich der elektromagnetischen Wellen nennt man Wellenskala oder elektromagnetisches Spektrum. Das sichtbare Licht ist also nur ein kleiner Teilbereich aus dem Gesamtspektrum der elektromagnetischen Wellen im Bereich von 720 nm (Rot) – 380 nm (Blau). Zum Vergleich: Röntgenstrahlen liegen etwa bei 1nm – 1/1000 nm, Gammastrahlung hingegen bei 1/1000 000 nm. Ungefährlich dagegen sind Radiowellen im Bereich von ca. 1 km.

Refraktion
1. Brechungsgesetz:
Ein Lichtstrahl der senkrecht auf eine Grenzfläche trifft, erfährt keine Ablenkung.

2. Brechungsgesetz:
Tritt ein Lichtstrahl von einem optisch dünneren Medium (Luft) auf ein optisch dichteres Medium (Glas) schräg auf, so wird er zum Lot hin gebrochen.

3. Brechungsgesetz:
Tritt ein Lichtstrahl von einem optisch dichteren Medium (Glas) auf ein optisch dünneres Medium (Luft) schräg auf, so wird er vom Lot weg gebrochen.

Energiereiches (kurzwelliges) Licht wird hier an den Grenzflächen stärker gebrochen als energieärmeres (langwelliges) Licht.

Schickt man weisses Licht durch ein Glasprisma, so wird dies in seine Spektralfarben zerlegt. Weisses Licht besteht also aus einem farbigem Licht, das je nach Wellenlänge eine unterschiedliche Brechung erfährt.

In diesem Farbspektrum sind drei Hauptbereiche zu erkennen, denen sich folgende Wellenlängen zuordnen lassen:
ROT: 580 – 720 nm
GRÜN: 480 – 580 nm
BLAU: 380 – 480 nm

Die additive Farbmischung (Lichtfarbenmmischung)

addcolor

Additive Farbmischung Grundfarben (Primärfarben): Rot, Grün, Blau

Zweitfarben (Sekundärfarben): cyan, magenta, yellow

Licht addiert sich zu Licht – Die Farbe wird heller.

Man kann Spektralfarben erzeugen, indem man Licht in den Grundfarben zu verschiedenen Anteilen mischt. Wird eine Leinwand mit einem roten, einem grünen und einem blauen Spotlight angestrahlt, erscheinen dort, wo sich die Lichtkreise überschneiden, neue Farben. Der in allen Grundfarben angestrahlte Bereich erscheint weiß.

R+G=y
B+R=m
B+G=c
R+G+B=weiss

Die subtraktive Farbmischung (Körperfarbenmmischung)

subcolor

Subtraktive Farbmischung Grundfarben (Primärfarben): cyan, magenta, yellow

Zweitfarben (Sekundärfarben): Rot, Grün, Blau

Licht wird von Licht subtrahiert – Die Farbe wird dunkler.

Filter in den Komplementärfarben, gegen eine weiße Lichtquelle betrachtet, absorbieren jeweils eine Grundfarbe. Wo sich zwei Filter überlagern, ist nur noch eine Grundfarbe sichtbar. Durch Überlagerung aller aller drei Primärfarben entsteht (theoretisch) schwarz (k); in der Praxis benutzt man daher zusätzlich schwarz als Druckfarbe (4-Farbendruck).

y+m=R
y+c=G
m+c=B
y+m+c=b

Anmerkung: Allgemein werden die Primär- und Sekundärfarben folgendermaßen abgekürzt:
Rot (R), Grün (G), Blau (B), cyan (c), yellow (y), magenta (m) und black (k) (=keycolor)

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