Licht, Wellenlängen und Farbe — Grundlagen

Was wir als Licht erkennen

Was wir als Licht erkennen: Licht besitzt mehrere Wellenlängen. Wellenlängen des sichtbaren Lichts: Die Wellenlängen des sichtbaren Lichts sind größer als die der Röntgenstrahlen und kleiner als die der Mikrowellen. Das weiße Licht enthält alle Wellenlängen des sichtbaren Spektrums. Der rote Wellenlängenbereich ist weniger energiereich als der violette Bereich. Längere Wellenlängen besitzen im Allgemeinen weniger Energie als kürzere Wellenlängen (z. B. haben Radiowellen weniger Energie als Röntgenstrahlen).

Verhalten des Lichts

Das Licht breitet sich in der Regel geradlinig aus. Licht kann sich auf verschiedene Weise verhalten: es kann absorbiert, durchgelassen (transmittiert) oder reflektiert werden. Trifft ein Lichtstrahl auf einen Gegenstand, so hängt das Ergebnis vom Material und der Wellenlänge ab.

Reflexion und Farbwirkung

Trifft ein Lichtstrahl auf einen roten Gegenstand, werden vorwiegend die roten Wellenlängen reflektiert und andere Wellenlängen eher absorbiert. Fällt ein Lichtstrahl senkrecht auf eine glatte, undurchsichtige Fläche, wird er in entgegengesetzter Richtung zurückgeworfen (gerichtete Reflexion).

Reflexion unter einem Winkel

Trifft ein Lichtstrahl unter einem Winkel auf eine glatte, opake Oberfläche, wird er je nach Einfallswinkel und Material teilweise oder (bei geeigneten Bedingungen) total reflektiert.

Transmission und Brechung

Wenn ein Lichtstrahl auf ein Material trifft, kann sich seine Ausbreitungsgeschwindigkeit ändern. Beispiel: Ein Lichtstrahl, der durch rotes Glas geht, erfährt eine selektive Übertragung: rote Wellenlängen passieren bevorzugt, andere werden stärker abgeschwächt oder absorbiert. Trifft ein Lichtstrahl mit einer bestimmten Wellenlänge unter einem Winkel auf eine Fläche mit unterschiedlichem Brechungsindex, so erfährt er eine Änderung der Geschwindigkeit und damit eine Richtungsänderung (Brechung).

Intensität und Abstand

Sind zwei Oberflächen gleich und befinden sich in unterschiedlichen Abständen zu einer Lichtquelle, so erhält die näher gelegene Fläche eine größere Lichtintensität. In der Nähe der Oberfläche wird insgesamt mehr Licht reflektiert, die reflektierte Intensität ist größer.

Pinhole-Kamera und Bildschärfe

Wenn wir die Öffnung (Pinhole) in einer dunklen Kammer vergrößern, erhält man zwar mehr Licht, aber das Bild wird schlechter definiert (verliert an Schärfe). Die Bildschärfe hängt von der Größe der Öffnung und von den Abständen zwischen Objekt, Loch und Projektionsfläche ab.

Brennweite und Objektivkonvergenz

Brennweite eines Objektivs: Die Brennweite ist der Abstand zwischen der Linse und dem scharf gestellten Bild, wenn das Objekt sehr weit (praktisch im Unendlichen) entfernt ist. Befindet sich das Objekt näher, müssen die Abstände entsprechend verändert werden, um wieder ein scharfes Bild zu erhalten. Je länger die Brennweite, desto geringer die Konvergenz des Objektivs; je kürzer die Brennweite, desto stärker die Konvergenz.

Farben: Grund- und Komplementärfarben

Grundfarben (additiv): Rot, Grün und Blau. Komplementärfarben: Magenta, Cyan und Gelb. Im Farbkreis liegen komplementäre Farben einander gegenüber.

Kalte und warme Farben

Kaltes Farbspektrum: Grün, Cyan, Blau. Warmes Farbspektrum: Rot, Magenta, Gelb.

Additive und subtraktive Farbmischung

Im additiven System entstehen Farben durch das Mischen von Licht:

• Blau + Grün = Cyan
• Rot + Blau = Magenta
• Rot + Grün = Gelb

Im subtraktiven System (Cyan / Magenta / Gelb) wirken die Farben durch Absorption (Subtraktion) von Licht: Cyan absorbiert Rot, Magenta absorbiert Grün und Gelb absorbiert Blau. Auf weißem Untergrund und bei idealer Mischung würden Cyan, Magenta und Gelb zusammen Schwarz ergeben; praktisch entstehen dunkle Brauntöne bis Schwarz abhängig von Pigmentqualität.