Bernhard Piazzi 27.03.2007 Didaktik der Physik SS 2007 Was ist Farbe? Bernhard Piazzi 27.03.2007 Didaktik der Physik SS 2007

Definition: „Farbe ist diejenige Gesichtsempfindung eines dem Auge strukturlos erscheinenden Teiles des Gesichtsfeldes, durch die sich dieser Teil, bei einäugiger Beobachtung mit unbewegtem Auge, von einem gleichzeitig gesehenen, ebenfalls strukturlosen angrenzenden Bezirk allein unterscheiden kann.“ Definition nach DIN 6164

Aha? Was soll das heißen? Farbe ist eine Eigenschaft von Objekten Farbeindruck eines Gegenstandes entsteht im Gehirn des Beobachters Farbe ist etwas relatives (zeit-, ort-, gemütsabhängig)

Übersicht Was passiert am Objekt? Was passiert im Auge? 3-Komponenten-Theorie Farbmischung Farbkoordinatensysteme Farbmetrik

Was passiert am Objekt? Durchsichtfarben: Das Licht wird durch einen transparenten Körper gefiltert. Lichtfarben: Das Licht trifft direkt auf die Netzhaut des Betrachters. Körperfarben: Das Licht wird von einem Körper reflektiert. Fluoreszierende Farben werden bei der Bestrahlung selbst zum Leuchten angeregt und addieren zum reflektierten Strahlungsanteil zusätzlich den Anteil der spektralen Eigenstrahlung.

Lichtfarben Beispiele: Plasmafernseher „klassischer“ Fernseher

Körperfarben (Aufsichtsfarben) Weißes Sonnenlicht (polychromatisch) trifft auf die Körperoberfläche Ein Teil des Sonnenlichtes wird (wellenlängenabhängig) an der Körperoberfläche reflektiert.

Fluoreszierende Stoffe Fluoreszierende Farbstoffe: Uranin (giftig-radioaktiv) Rhodamin (gelbgrün bis orangerot) Fluorescein

Was passiert im Auge? Netzhaut besteht aus S-Zapfen ...besonders empfindlich für short waves M-Zapfen ...besonders empfindlich für medium waves L-Zapfen ...besonders empfindlich für long waves Stäbchen unterstützen das Helligkeitssehen bei der Dämmerung und in der Nacht

Sensitivitätsbereiche der Zäpfchen Empfindlichkeit der Zäpfchen in Abhängigkeit der Wellenlänge

Blauanteil des Spektrums m …Gesamtintensität der Strahlung mb …Mass für die Erregungsstärke des Blauzapfens Die Erregungsstärke für den blauen Anteil entspricht der Fläche unter ∑b.

Berechnung der Erregungswerte Qs = ∫ s(l) ∙ s(l) dl 400 800 Qm = ∫ s(l) ∙ m(l) dl Ql = ∫ s(l) ∙ l(l) dl Qs, Qm und Ql sind dabei die Erregungswerte der verschiedenen Zäpfchentypen

Welche Spektren kann eine Zäpfchenart unterscheiden? unterscheidbare Spektren nicht unterscheidbare Spektren

Farben gleicher Erregungswerte Zwei Farben erscheinen gleich, wenn Ql=Ql‘ Qm=Qm‘ Qs=Qs‘ Die Farbe einer Natriumlampe kann zum Beispiel am Bildschirm nachempfunden werden (erscheint uns gleich). Die beiden Farben (Spektren) sind jedoch physikalisch verschieden.

Problem: Wie kann ich künstlich Farben duplizieren? Idee: Mischen wie bei Wasserfarben! 1 Farbe: Erhalte alle Farben zwischen dieser Farbe und Weiß (transparent) 2 Farben: Erhalte alle Farben zwischen diesen beiden und Weiß

3 Farben angeordnet im Dreieck: 3 Komponententheorie (Hermann von Helmholtz): „Aus farbigem Licht dreier Primärfarben kann man jede beliebige andere Farbe mischen.“ Dies ist jedoch falsch!!! Man kann nur die Farben innerhalb des Dreiecks mischen!!! Mischbare Farben sind von den gewählten Primärfarben abhängig.

CIE Normfarbtafel Mischung aus drei theoretischen Farben XYZ Normiert: x+y+z=1 Eindeutig bis auf Helligkeit

Additive Farbmischung Farben addieren sich: Intensität nimmt zu Spektrum wird erweitert Vereinigung von Lichtquellen

RGB-Farbraum 2563=16777216 Farben Nicht alle Farben darstellbar (keine Negativen Werte möglich) Monitore, LCDs, TFTs und Fernseher

sRGB vs. Adobe-RGB Rot: [0.6400, 0.3300] Grün: [0.3000, 0.6000] Blau: [0.1500, 0.0600]

Multiplikative Farbmischung auch subtraktiv Filter „subtrahieren“ bestimmtes Spektrum Filter lassen nur Schnittmenge durch Pigmente auf Papier: nur bestimmte Farben werden reflektiert

CMYK-Farbmodell Angabe in Prozent Schwarz: starker Kontrast Schrift Tintenstrahldrucker, Siebdruck

Beispiel

Umrechnung RGB - CMY Werte in Prozent: Rot = 100 – Cyan Grün = 100 – Magenta Blau = 100 – Gelb Farbumrechner

Farbmetrik Industriestandard Annahme: gleiche Farbreize erzeugen gleiche Farbempfindungen Messen der Farbe mittels Spektralphotometer Ermitteln der Werte bezüglich absolut-weiß in Prozent Optischer Fingerabdruck

Farbwirkung Das gleiche Grün wirkt auf verschiedenem Hintergrund anders.