Farbe und Farbmittel Unterrichtseinheit 13.1.

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1 Farbe und Farbmittel Unterrichtseinheit 13.1

2 Farbe Farbe ist ein Sinneseindruck, der in unserem Gehirn entsteht. Sie hat einen wesentlichen Einfluss auf unsere Wahrnehmung und unsere Gefühle. Sie kann auch therapeutisch zum Heilen eingesetzt werden. Die Farbe Rot wirkt zum Beispiel auf unseren Organismus anregend, während die Farbe Grün eher beruhigend wirkt.

3 Farbwahrnehmung Farbe existiert in der Natur eigentlich gar nicht, sie wird erst durch unsere Sinnesorgane oder genauer durch das Gehirn als Farbeindruck erzeugt. Das Licht wird auf der Netzhaut des Auges als Farbreiz wahrgenommen und im Gehirn zu einer Farbempfindung (bzw. Farbeindruck) verarbeitet.

4 Farbwahrnehmung in Stäbchen und Zäpfchen
Es existieren zwei verschiedene Sorten von Sinneszellen. Die Stäbchen sind für das Hell-Dunkel-Sehen zuständig, die Zapfen für das Farben-Sehen. Von den Zapfen gibt es drei Sorten, die jeweils auf eine bestimmte Wellenlänge des Lichts ansprechen:  

5 Zäpfchen 1. rotempfindliche, langwellig empfindliche (L-Zapfen) 2. grünempfindliche, mittelwellig empfindliche (M-Zapfen) 3. blauempfindliche, kurzwellig empfindliche (K-Zapfen)

6 Chemie des Sehvorgangs
In den Sehsinneszellen befindet sich ein rötlicher Farbstoff, der Sehpurpur (Rhodopsin). Fällt ein Lichtimpuls auf das 11-cis-Retinal, sendet es einen elektrischen Impuls an die Nervenzellen, welche diesen an das Gehirn weiterleiten. Dabei zerfällt das 11-cis-Retinal innerhalb einer Tausendstel Sekunde in das Zwischenprodukt Opsin und in ein langestrecktes Molekül (All-trans-Retinal). Die Rückverwandlung (Retinal-Isomerase) in das ursprüngliche Retinal erfolgt langsam in mehreren Schritten und kann bis zu einer halben Stunde dauern. Aus diesem Grunde wird man geblendet, wenn man schnell von einem dunklen Raum in einen hellen gelangt.

7 Farbwahrnehmung Übersicht
Farbe = Sinneseindruck, der im Gehirn entsteht

8 Licht-Entstehung

9 Licht-Entstehung Natrium: Spektrallinie mit Wellenlänge 589 nm
Natrium:Flammenfärbung

10 Licht-Entstehung Spektrum des Calciumatoms

11 LED-Spektren

12 Absorption in der Atmosphäre

13 Licht als elektromagnetische Welle
Elektrisches Feld (E, blau) und magnetisches Feld (B, rot) einer sich nach rechts ausbreitenden in vertikaler Richtung linear polarisierten Welle entlang der Ausbreitungsrichtung für einen bestimmten Zeitpunkt, λ ist die Wellenlänge. Rechts der Blick entgegen der Ausbreitungsrichtung: E, B und der Wellenvektor k stehen senkrecht aufeinander und bilden in dieser Reihenfolge ein Rechtssystem.

14 Licht als Teilbereich aller el.-magn. Wellen

15 Licht

16 Energie elektromagnet.Wellen
Es gilt : E = h . f h = Plancksches Wirkungsquantum c = f . λ h = 6, Js Emol = A. h . f f = Frequenz c= 2, m/s λ = Wellenlänge A = Avogadro-Konst. 6, /mol Wellen-länge λ= 104 cm Fernseh-wellen λ = 1 cm Mikro-wellen λ=700 nm Rot λ =400nm Violett λ=300 nm UV B λ =5 nm Röntgen-Strahlung Emol

17 Absorption bei Polyenen
… beim Butadien beim Hexatrien Absorption beim Ethen

18 Absorption im Farbstoffmolekül
Einfallende elektro-magn. Wellen der Wellenlänge …werden absorbiert Ein Elektron wird vom HOMO ins LUMO angehoben Vom einfallenden Weißlicht wird die komplementäre Lichtfarbe sichtbar 217nm Butadien Hexatrien Octatetraen Decapentaen

19 Absorption bei Polyenen
Je länger das Doppelbindungssystem, desto größer die Wellenlänge des absorbierten Lichts

20 Absorption bei Phenylpolyenalen

21 Absorption/Remission

22 Lichtfarbe Additive Farbmischung bei selbstleuchtenden Lichtquellen
Drei Primärfarben Rot, Grün und Blau : "RGB-Farbsystem"

23 Körperfarbe Farbige Erscheinung von Objekten
Durch Mischung von Cyan-,Magenta-,Yellow -Farbpulvern( CMY-System) entsteht durch subtraktive Farbmischung eine Körperfarbe

24 Komplementärfarben Farben, die auf dem Farbenkreis gegenüber stehen
Ergänzt eine andere RGB- Farbe/Lichtfarbe zu Weiß, ….. eine andere CMY-Farbe/Körperfarbe zu Schwarz Y R G M C B

25 Absorption und Komplementärfarbe
Absorbierte Wellenlänge Sichtbare Komplementärfarbe

26 Grundstruktur eines Farbstoffs
Als Chromophor (griech. Farbträger) bezeichnet man den Teil eines organischen Farbstoffmoleküls, in dem ein System aus konjugierten Doppelbindungen enthalten ist. Dabei muss das Absorptionsspektrum der Gruppe selbst noch nicht unbedingt im sichtbaren Bereich liegen, es kann aber über Substituenten mit +M-Effekt : Donatorgruppe Substituenten mit -M-Effekt : Akzeptorgruppe in den sichtbaren Bereich verschoben werden A D π-Elektronen - System

27 Absorption Orange II Orange II –Lösung erscheint in der Farbe:
Absorbierter Wellenlängenbereich: Folie 25: Messung mit Spektralfotometer ergibt λ= nm Dieser Wellenlänge entspricht eine molare Energie E= Energiedifferen z E (LUMO) – E (HOMO) = Donatorgruppe ist: Akzeptorgruppe ist: