Farbreize

Licht als Reizgrundlage

DEFINITION: Ein Farbreiz (gesprochen als ``phi'') ist das, was an (physikalischer) Strahlung in das Auge gelangt und die Sinneszellen im Auge erregt, so daß eine Farbempfindung entsteht. Es handelt sich dabei um die von den Rezeptoren im Auge absorbierte Strahlungsleistung. Diese Strahlung läßt sich als Welle beschreiben; sie läßt sich auf die folgende Art charakterisieren:

Frequenz

: Die Frequenz, (frequency, ) gibt an, wie oft bestimmte Merkmale eines periodischen Phänomens pro Sekunde auftreten.

Wellenlänge

: Die Wellenlänge, (wavelength, ) gibt die Entfernung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten einer periodischen Welle an. Das Produkt aus Wellenlänge und Frequenz gibt die Geschwindigkeit der Welle an.

DEFINITION: Licht ist der Aspekt der Strahlungsenergie, dessen sich der menschliche Beobachter bei der visuellen Empfindung, die aus der Stimulation der Netzhaut resultiert, bewußt wird. Dabei handelt es sich um den Teilbereich der elektromagnetischen Schwingungen mit den Wellenlängen zwischen 380 und 720 nm.

Zur physikalischen Beschreibung von Licht als elektromagnetische Strahlung werden die folgenden drei Qualitäten benötigt:

• Polarisation P.
• Intensität I. Im allgemeinen ist man in der Farbforschung aber nicht an der absoluten Intensität interessiert, sondern an der relativen Intensität, die dann in beliebigen Einheiten angegeben werden kann. Die Intensität kann auf verschiedene Weise erfaßt werden:
  • Die von einer Strahlungsquelle in einer Zeiteinheit abgegebene Energie wird als Strahlungsfluß bezeichnet (radiant flux) und mit dem Buchstaben P repräsentiert; er wird in Watt (W) gemessen und oft als Strahlungsleistung (radiant power) bezeichnet.
  • Als Strahlstärke (radiant intensity) wird der von einer punktförmigen Strahlungsquelle in eine Raumwinkeleinheit abgegebene Strahlungsfluß bezeichnet:

    

    Sie hat die Einheit Watt / Steradiant (W/sr). Der Index e deutet an, daß es sich dabei um eine physikalische Strahlungsgröße handelt.

  • Als Bestrahlungstärke bezeichnet man die Strahlungsleistung, die pro Flächeneinheit auf einer Fläche A auftrifft; die Einheit ist Watt / Quadratmeter (W/m ).

• Wellenlänge .

DEFINITION: Als monochromatisch kann man Reize bezeichnen, deren Wellenlängenspektrum nicht mehr als 5 nm Bandbreite beträgt. Monochromatische Reize kann man auch als Spektralfarben bezeichnen.

Von Interesse ist nun aber nicht die elektromagnetische Schwingung einer einzelnen Wellenlänge, sondern die Verteilung der Intensitäten über den sichtbaren Bereich hinweg, das sogenannte Spektrum:

DEFINITION: Das Spektrum der Strahlungsenergie - spectrum of radiant energy - ist die Strahlungsenergie bei Betrachtung eines Reizes als Zusammenstellung monochromatischer Komponenten.

Arten von Farben

Selbstleuchtende Farben

: Der Farbreiz kommt bei selbstleuchtenden Farben dadurch zustande, daß das Licht von einer Strahlungsquelle direkt oder durch Filter in das Auge gelangt.

Reflektanz:

Die von beleuchteten Körpern zurückgestrahlte Lichtmenge ist proportional zur Intensität der Beleuchtung; man nennt den Proportionalitätsfaktor Reflektanz. Der spektrale Remissionsgrad (oder auch spektraler Leuchtdichte-Faktor oder spektraler Strahldichte-Faktor) einer Körperoberfläche bezeichnet, wie sich das Spektrum des auftreffenden Lichts zu dem des reflektierten Lichts verhält.

Körperfarbe:

Farben von nichtselbstleuchtenden Objekten, also von solchen Objekten, die man erst beleuchten muß, um sie sichtbar zu machen, nennt man Körperfarben.

Der Farbreiz, der von einem Nichtselbstleuchter ausgeht, ist also einerseits von der betreffenden Lichtquelle (mit der spektralen Strahlungsverteilung ), andererseits von der Remissionseigenschaft des Körpers bestimmt:

Durchsichtfarbe:

Bei klar durchsichtigen (nicht streuenden) Schichten tritt an die Stelle des Remissionsgrades der Begriff des spektralen Transmissionsgrades .

Lichtquellen

Sonnenlicht

: Die wichtigste natürliche Quelle von Strahlungsenergie ist die Sonne. Dabei ist zu beachten, daß sich diese Strahlungsverteilung unterscheidet, je nachdem, ob sie innerhalb oder außerhalb der Erdatmosphäre gemessen wird.

Temperatur-Strahler

: Wird ein nicht brennbarer Körper erhitzt, beginnt er, Strahlung abzugeben. Temperatur-Strahler (thermal radiators) sind heiße Körper, deren spektrale Strahlungsverteilung eine kontinuierliche Funktion der Wellenlänge ist; sie hängt jeweils vom Material und der Temperatur des Körpers ab. Ein spezieller Köper ist der sog. Planck'sche Strahler:

DEFINITION: Bei den sog. Schwarzen oder Planckschen Strahlern handelt es sich um hoch erhitzbare schwarze Hohlräume - sog. schwarze Körper -, deren Strahlung durch eine vergleichsweise kleine Öffnung austreten kann.

In die Klasse der Temperaturstrahler fallen beispielsweise auch die herkömmlichen Glühlampen, bei denen Licht durch Erhitzen eines Wolframdrahtes erzeugt wird.

Fluoreszenz

: Fluoreszierende Proben sind Objekte, die die Strahlung, die sie bei Bestrahlung mit Licht oder nicht sichtbarer Strahlung (vor allem des Ultraviolett-Gebietes) absorbieren, nicht nur in Wärme umwandeln wie die normalen Körperfarben, sondern deren Moleküle durch die absorbierte Strahlung zum Leuchten angeregt werden, d.h. sichtbare Strahlung aussenden. Eine fluoreszierende Farbfläche ist durch folgende drei Spektralkurven zu kennzeichnen:

• passive Remissionskurve: zurückgeworfender Anteil der auftreffenden Strahlung;
• aktive Remissionskurve: Selbstleuchten;
• Anregungsfunktion: Emission aufgrund der Strahlungsleistung, die im Anregungsgebiet einfällt.

Die Kurve der scheinbaren Remission, die ja für den Farbreiz maßgeblich ist, hängt auch von der beleuchtenden Lichtart ab (wieveiel an relativer Strahlungsleistung diese im Anregungsgebiet mitbringt).

DEFINITION: Bei einem Linienspektrum besteht die relative Verteilung der Energie über das Spektrum bestimmter Lichtquellen nur aus einigen diskreten, scharf begrenzten Wellenlängenbereichen (Spektrallinien); solche Lichtquelle sind z.B. Niederdruck-Quecksilber- und Natrium-Dampflampen.

LEDs

Laser

Farbmischung

DEFINITION: Unter der additiven Farbmischung versteht man das Zusammenwirken mehrerer verschiedener Farbreize, von denen jeder für sich zu einer bestimmten Farbempfindung führt; ihr Zusammenwirken ergibt eine neue Farbe, die Mischfarbe.

DEFINITION: Unter der subtraktiven Farbmischung versteht man das Zusammenwirken mehrerer Filter, von denen jeder einen Teil des Spektrums ausfiltert.

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Last modified 10-30-98