4.5 Farben Physikalisch: weißes Licht Wellen verschiedener Wellenlänge Spektrum Veränderung in der Verteilung der Amplituden Absorption Transmission Reflektion Experiment mit Filtergläsern Eindruck von Farben Farben sind keine physikalischen Größen. Experiment zum Farbeindruck in unterschiedlicher Umgebung
Farbempfindlichkeit des Auges Normierte Absorption Zäpfchen 3 Wellenlängen = 3 Grundfarben Farbeindruck
Farbmischung Experiment Simulation subtraktive Farbmischung additive Farbmischung Photometrie Simulation
Additive Farbmischung quantitative Beschreibung durch Vektoren innere Farbmischung Einheitsvektor: Farbwert Farbvalenz Länge des Vektors: Farbwert äußere Farbmischung
Konstruktion eines Farbdreiecks
Farbdreieck y 546nm Weißvalenz: weiß grau schwarz 700nm 0,8 Weißvalenz: weiß grau schwarz 0,6 Komplementärfarben: grün/blau mit gelb/rot 0,4 700nm 0,2 0,2 0,4 0,6 435nm x
Farbfehlsichtigkeit
4.6 Photometrische Größen Lichtausbreitung ist Energietransport. „Lichtmenge“ in Energieeinheiten messen, bezogen auf den Raum der Ausbreitung: z.B. Energiedichte [J/m3] oder Intensität (Leistung/Fläche) [W/m2] Schwächung des Lichtes auf dem Weg durch Absorption und Streuung, zusammen Extinktion Verschiedene Standpunkte: 1. Charakterisierung der Quelle 2. „Lichtmenge“ am Empfänger Lambert-Beersches-Gesetz Extinktionskoeffizient Beispiel: Stapel von Farbglasfiltern Reichweite der Strahlung entspricht Abfall 1/e = 1/2,718... = 0.357... Beispiel: H2O bei 770 nm (rot) R = 0,42 m
Radiometrie Photometrie physiologisch physikalisch Quelle Empfänger angepaßt an Empfindlichkeit des Auges physikalisch Energiegrößen Lichtgrößen Größe Symbol Einheit Definition Einheit Symbol Größe Strahlungsstrom F Watt W Lumen lm F Lichtstrom E vis Strahlstärke I sr W DW DF = I cd sr lm = I Lichtstärke Quelle E vis Candela Strahldichte L 2 m sr W × ^ = str A I L 2 m cd L Leuchtdichte E vis Empfänger Bestrahlungsstärke E 2 m W empf A E F = 2 m lm E Beleuchtungsstärke E =Lux lx vis „Intensität“ Strahlung in einen Raumwinkel DW Teil eines Kugelsegmentes Fläche einer Einheitskugel 4p12 m2 1 Steradiant = 1sr = 1/4p der Einheitskugel oder 1 m2 auf Einheitskugel Fläche ergibt Raumwinkel
Empfindlichkeit, Helligkeitskurven Verbindung zwischen Energiegrößen und Lichtgrößen bei l = 555nm photopisches Maximum je nach adaptiertem Auge = Lichtstärke 1 Candela cd Strahlstärke Bewertung unabhängig von Adaption des Auges definiert Alle andere Größen: Lichtstrom, Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke berechenbar durch Geometriefaktoren Welche physikalische Quelle erzeugt 1 cd bei l = 600nm? photopisch Welche Lichtstärke hat eine Quelle mit bei 507nm für ein dunkel adaptiertes Auge? Wichtung bei 555nm 0,4 und Wichtung bei 507nm 1,0 1/0,4 cd = 2,5 cd
Beispiele von Lichtquellen: Quelle Leuchtdichte cd/m2 Sonne 1,5∙109 Nachthimmel 1∙10-3 Glühlampe, mattiert bis 3∙105 Hyper-Physics-Vision Quelle Lichtstrom lm Glühlampe 25W 215 Leuchtstofflampe 25W 1350 Beispiele von Beleuchtung Umgebung Beleuchtungstärke lx heller Sonnenschein 5500 bis 70000 Tageslicht bedeckt 900 bis 2000 Arbeitsplatz für grobe Arbeit 50 bis 100 Arbeitsplatz für sehr feine Arbeit 1000 bis 4000 Beleuchtung heller Sonnentag im Sommer und im Winter?