Farben als physikalisches Phänomen – B. Regenbogen, Spektralfarben und ’weißes‘ Licht

Gemeindestraße bei Woltringhausen, Niedersachsen

Beinahe jeder Mensch hat irgendwann in seinem Leben einen Regenbogen gesehen. Selbst in menschlichen Lebensräumen, in denen es (fast) nie regnet wie in besiedelten Polarregionen treten gelegentlich durch Eiskristalle in der Luft ähnliche Lichtbrechungserscheinungen auf.

Das Phänomen des Regenbogens ist buchstäblich seit Urzeiten bekannt, aber erst Isaac Newton hat es im 17.Jh. unter neuzeitlich-wissenschaftlichen Kriterien untersucht, analysiert und beschrieben. Seither wissen wir, dass sich das, was wir als ’weißes Licht‘ wahrnehmen, tatsächlich aus einer (analogen) Palette farbigen Lichts zusammensetzt, also ’addiert‘. Deshalb sprechen wir bei Lichtfarben, von additiver Farbmischung.

Seit den Erkenntnissen durch W. v. Helmholtz (1850) allerdings braucht man nicht das gesamte analoge Spektrum möglicher Lichtfarben, um ’weißes‘ Licht zu erzeugen. Es genügen drei ’Grundfarben‘, nämlich  Rot, Grün und Blau um alle differenzierbaren Farben darzustellen. Dabei bleibt bemerkenswert, dass 
*„… dem menschlichen Sehsinn eine Mischfarbe aus grünem und rotem Licht gelb, während eine Mischung aus rotem und blauem Licht als Magenta erscheint. Im Regenbogen, in dem das Sonnenlicht in seine monochromatischen spektralen Bestandteile zerlegt ist, kommt Magenta als Farbe nicht vor im Gegensatz zu Gelb. Dies liegt daran, dass die Grundfarben Blau und Rot im Regenbogen weit auseinander liegen, weshalb eine Mischung von Magenta auf natürlichem Wege nicht zustande kommt. Im Gegensatz dazu liegen Grün und Rot direkt nebeneinander, weswegen unser Auge denkt, dass es die Farbe Gelb sieht.[18] Die Farbe Braun, die allgemein für eine Mischfarbe gehalten wird, kann dagegen durch einfarbiges Orange erzeugt werden, wenn dessen Intensität im Vergleich zur Umgebung schwach ist.“[19]

Gammastrahlung | Röntgenstrahlung | Ultraviolettstrahlung | Sichtbares Licht | Infrarotstrahlung | Terahertzstrahlung | Mikrowellen | Radiowellen

*so zu finden in Wikipedia unter dem Suchbegriff ’Licht‘.

Auch wenn diese Beschreibung  ungeschickt formuliert ist, so wird doch deutlich, dass unsere Farbwahrnehmung nicht nur subjektiv ist, sondern zusätzlich noch durch die unmittelbare Farbumgebung beeinflusst wird.

Fernsehgeräte, Farbmonitore aller Hersteller, Displays, analoge Farbfilme, und alle damit zusammenhängende Systeme funktionieren weltweit nach diesem Prinzip der RGB-Farben.

Farbiges Sehen ist eben kein rein naturwissenschaftlich-mathematischer Vorgang und findet nicht im Auge statt, sondern erst die Reizsignalverarbeitung im Gehirn macht Farbempfindungen möglich. Farbwahrnehmung ist letztlich also subjektiv! Das ist durchaus wichtig, im Bewusstsein zu behalten, will man sich mit Licht, Farbe, Farberzeugung und Farbwahrnehmung in der angemessenen Tiefe beschäftigen. Darauf werde ich – notwendiger Weise – später noch mehrfach zurückkommen müssen.
An der technischen Entwicklung des analogen Farbfilm ist leicht nachzuvollziehen, dass es auch eine Frage der zeitabhängigen technischen Machbarkeit und des technisch/finanziell vertretbaren Aufwands ist, wie weit es möglich und sinnvoll ist, sich dem ’natürlichen‘ Farbsehen in der Fotografie anzunähern.

Wissenschaftlich belegt kann man heute davon ausgehen, dass der ’normale‘, gesunde Mensch rund 200  Reine Farben/Farbtöne differenziert wahrnehmen kann. Dazu kommen noch die Unterscheidungsfähigkeiten in der Sättigung der Farben und der Helligkeit/Luminanz. Daraus ergeben sich rein rechnerisch etwa 20 Millionen unterscheidbare Farbqualitäten für einen Menschen.

Menschen mit gesundem Sehvermögen sind in der Lage eine Veränderung von ca. 0,5 Prozent an Farbsättigung als Qualitätsunterschied wahrzunehmen. Da aber die schrittweise Veränderung der physikalischen Eigenschaften einer Farbe nicht zur gleichen Qualitätsveränderung in der Farbwahrnehmung führt, sind trotz statistisch recht großer Übereinstimmungen von Farbwahrnehmungen menschlicher Individuen in den letztlich immer noch analogen Übergangsbereichen bemerkenswerte Unterschiede feststellbar. Auch die Übergänge zu verschiedenen Ausprägungen von Farbwahrnehmungsschwächen bis hin zur Farbenblindheit sind fließend.

Bisher habe ich mich hauptsächlich auf die Beschreibung der Farbwahrnehmung durch das Sehen von farbigem Licht, also der sogenannten additiven Farbmischung beschränkt. Tatsache aber ist, dass wir die allermeisten Farbeindrücke bei der Betrachtung von Oberflächen gewinnen, also bei dem Blick auf Gegenstände, die Farben reflektieren, indem sie andere (sichtbare) Lichtanteile absorbieren oder weniger gut reflektieren.

Damit bin ich bei der Farbwahrnehmung durch ‘Körperfarben‘, also Farbstoffen angekommen. Die aber werde ich in einem weiteren Beitrag beschreiben.


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