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Im Alltag begegnen wir ständig den Farben auf dem Farbspektrum – der Himmel ist blau, das Auto deines Nachbarn ist rot und du trägst einen gelben Pullover. Für die meisten von uns ist eine so bunte Welt ganz normal, aber wie kommt das?
Bei uns erfährst du alles, was du zum Thema “Farbspektrum” wissen musst! Wir erklären dir in diesem Artikel…
… was Spektralfarben sind,
… warum wir Farben sehen
… und was genau Wellen damit zu tun haben.
Los geht’s!
Als Farbspektrum bezeichnen wir den für Menschen optisch wahrnehmbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums – also den Wellenbereich, den wir sehen können.
Dieser Bereich ist allerdings nur ein ganz kleiner Ausschnitt des tatsächlichen gesamten Spektrums an Farben. Hier siehst du, wie klein genau:
Menschen sind also bei weitem nicht in der Lage jede Farbe zu sehen.
Die Farben des Farbspektrums
Aber lass uns doch einen etwas genaueren Blick auf das Thema werfen.
Bei diesem optisch wahrnehmbaren Wellenbereich handelt es sich um sichtbares Licht, das uns Menschen für gewöhnlich weiß erscheint. Tatsächlich besteht dieses Licht aber aus den sieben sogenannten Grundfarben, auch Spektralfarben genannt.
Diese Farben werden sichtbar, wenn das Licht auf ein Prisma fällt. Das Licht bricht sich am Prisma und der Lichtstrahl wird in seine einzelnen Bestandteile aufgeteilt. Das heißt also: Weißes Licht tritt ein und die einzelnen Farben treten getrennt voneinander aus.
Wie das Bild schon erahnen lässt: Die Spektralfarben entsprechen den Farben des Regenbogens und das sind Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Blau und Violett in genau dieser Reihenfolge (von oben nach unten).
Die Farbspektrum Wellenlänge
Okay, Licht ist also eigentlich gar nicht weiß. Und warum ist das so?
Sichtbares Licht sind elektromagnetische Wellen in einem Bereich von etwa 380 bis 750 Nanometern (kurz: nm).
Innerhalb dieses Bereichs entspricht jede der oben genannten sieben Grundfarben einer ganz bestimmten Wellenlänge.
Beispiel: Dein Pullover ist blau
Das bedeutet:
- Licht scheint auf deinen Pullover
- Der Pullover reflektiert die blaue Wellenlänge
- Der Pullover absorbiert alle anderen Wellenlängen -> Nicht mehr wahrnehmbar
-> Dadurch, dass nur mehr die blaue Wellenlänge “übrig” ist, entsteht dann die blaue Farbe, die du wahrnimmst!
Werden zwei oder mehr Wellenlängen reflektiert, nimmst du eine Mischfarbe wahr.
z.B.: Ein Objekt, das blaue und gelbe Wellenlängen reflektiert, erscheint dir grün.
Natürlich steckt noch ein bisschen mehr hinter unserer Fähigkeit, Farben wahrzunehmen.
Auch unser Gehirn und die Rezeptoren (Zapfen) in unseren Augen spielen dabei eine sehr große (und wichtige) Rolle. Funktionieren zum Beispiel die drei Zapfen nicht, können Betroffene Farben gar nicht oder nur eingeschränkt wahrnehmen.
Wir wollen hier aber auf physikalischer Ebene bleiben, weswegen wir darauf nicht weiter eingehen. Falls du aber mehr über das Auge erfahren möchtest, kannst du gerne einmal hier vorbeischauen:
Das Auge – Aufbau und Funktion des Sehorgans einfach erklärt
Farbspektrum – Arten
So weit, so gut. Aber es gibt nicht nur eine einzige Art von Farbspektrum, sondern mehrere, die du in zwei Gruppen einteilen kannst: Emissionsspektren und Absorptionsspektren.
Emissionsspektrum
Zu den Emissionsspektren gehören kontinuierliche Spektren und Linienspektren. Das sind alle Farbspektren, die durch das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht entstehen.
1.Kontinuierliches Spektrum:
Um ein kontinuierliches Spektrum handelt es sich, wenn der gesamte Wellenbereich des Lichtes abgedeckt ist und alle Farben fließend ineinander übergehen und dabei nicht unterbrochen werden -> Sieht also aus wie ein kompletter Regenbogen
2. Linienspektrum:
Ein Linienspektrum besteht aus einzelnen, klar voneinander getrennten Wellenlängen, bei z.B.: einzelnen Atomen oder Gasen
Diese Linien entstehen, weil Elektronen in Atomen nur sehr bestimmte Energiestufen haben -> Wird Energie zugeführt, springen Elektronen auf höhere Energieniveaus -> Wenn die Elektronen danach wieder “runterfallen”, geben sie genau diese Energie als Licht ab -> eine ganz bestimmte Farbe
Absorptionsspektrum
Ein Absorptionsspektrum ist ein kontinuierliches Regenbogenspektrum mit dunklen Linien -> Einige Farben fehlen
Dies entsteht, wenn weißes Licht durch ein Medium (z.B.: Gas) gesendet wird -> Die Atome & Moleküle im Gas absorbieren genau die Wellenlängen, die ihren eigenen Energiestufen entsprechen -> Diese Wellenlängen fehlen dann dem Licht -> Wir sehen dunkle Linien im Regenbogen
Farbliche Sonderfälle
Nun hat aber nicht jeder Gegenstand in unserem Alltag eine Farbe des Regenbogens – wie genau funktioniert das mit den Wellen auf dem Farbspektrum in so einem Fall?
Schauen wir doch mal:
Manches, wie Fenster oder Plastik, ist transparent. Du kannst hindurchsehen und die Farbe der Dinge dahinter erkennen, aber das Objekt selbst ist farblos.
Diese Objekte reflektieren oder absorbieren die Wellen nicht. Sie lassen sie stattdessen ganz einfach durch sich hindurch scheinen und wirken dadurch transparent / durchsichtig. Dieser Vorgang hat sogar einen eigenen Namen: Transmission.
Auch Schwarz und Weiß sind sozusagen Sonderfälle, die wir uns hier anschauen wollen. Eigentlich sind es nämlich gar keine Farben – aber wie kann das sein?
Wir haben weiter oben schon über weißes Licht gesprochen, das eigentlich gar nicht weiß ist.
Mit Gegenständen, die uns weiß erscheinen, verhält es sich genauso: Sie reflektieren sämtliche Wellenlängen, erhalten also alle Farben des Spektrums.
Bei Schwarz ist es hingegen genau andersherum. Ein schwarzes Objekt absorbiert alle Wellenlängen und verschluckt so sämtliche Farben.
Man könnte auch sagen, dass es sich bei Schwarz um die Abwesenheit aller Farben handelt
Auch die Farbe des Lichts hat eine Auswirkung auf die Farbe, die wir wahrnehmen. Strahlt ein rotes Licht beispielsweise einen weißen Gegenstand an, dann erscheint dieser rot. Ist der Gegenstand aber blau, erscheint er unter rotem Licht violett.
Fun Fact:
Viele Säugetiere, zum Beispiel Hunde und Katzen, sehen weniger Farben als wir, da sie nur zwei Zapfen haben, statt der für den Menschen üblichen drei.
Einige nachtaktive Säugetiere, haben sogar nur einen einzigen Zapfen und sind dementsprechend völlig farbenblind.
Andererseits gibt es aber auch Tiere, die mehr Farben sehen als wir. So haben zum Beispiel viele Vögel vier Zapfen und sehen zusätzlich auch das ultraviolette Spektrum, das für uns Menschen nicht sichtbar ist.
