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Das Lichtspektrum

Licht ist eine merkwürdige Sache. In unseren heutigen physikalischen Modelle wird Licht als Photonen angesehen, die sich in einer wellenförmigen Bahn mehr oder weniger gradlinig voranbewegen. In manchen Modellen ist Licht ein Teilchen (Photon), in anderen eine Energie-geladene, elektromagnetischen Welle. Der Abstand zwischen zwei Wellentälern kann extrem verschieden sein. Als Licht bezeichnet man den Teil des elektromagnetischen Spektrums, der für das normale menschliche Auge sichtbar ist. Diese Strahlung hat eine Wellenlänge im Bereich von 380 nm und 780 nm (nm = Nanometer = ein Millionstel Millimeter).

Lichtspektrum (sichtbares Licht)
Lichtspektrum (sichtbares Licht)

In der Physik wird der Begriff Licht mitunter auch auf unsichtbare Bereiche von elektromagnetischer Strahlung ausgeweitet. Dazu gehört dann das Infrarotlicht und das ultraviolette Licht. Viele Gesetzmäßigkeiten und Methoden der klassischen Optik gelten auch außerhalb des Bereichs sichtbaren Lichts. Es ist eben eine Fügung der Natur, dass wir eben genau diese Wellenlängen sehen können - andere Tiere haben andere Sinneszellen, mit denen sie auch andere Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums wahrnehmen können (zum Beispiel Fledermäuse).

Das Licht verändert seine Bahn, wenn es auf eine Linse trifft. Je nachdem, ob es sich um eine Sammellinse (konvex gewölbt) oder eine Streuungslinse (konkav gewölbt) handelt, verändern die Lichtstrahlen ihr Bahn. In einem Prisma wird Licht in seine Bestandteile aufgespalten. Dann wird anschaulich sichtbar, dass in reinem, weißen Licht der Sonne praktisch alle Wellenlängen / Farben enthalten sind.

Farben

Lichtstrahlung mit einer einheitlichen spezifischen Wellenlänge wird auch als Farbe bezeichnet. Allerdings ist nicht die Lichtwelle an sich farbig, sondern unsere Augen bzw. unser Gehirn erzeugt bzw. interpretiert erst die Farben. Dafür besitzen wir im Auge drei unterschiedliche Sinneszellen, sog. Photorezeptoren. Diese speziellen Zellen tragen in sich eine bestimmte Eiweisstruktur (Opsin), die ihre räumliche Struktur verändert, wenn sie von einem Lichtphoton angeregt wird. Diese Veränderung bewirkt in einer mehrstufigen Erregungskaskade, dass am Ende ein elektrischer Reiz erzeugt wird, der als Nervenimpuls ins Gehirn wandern kann. Die gebündelte und sortierte Information von Millionen von Photorezeptoren wird dann als "Visuelles Bild" ans Gehirn geleitet.

Vereinfacht gesagt: fällt ein Lichtstrahl auf eine Sinneszelle im Auge, entsteht ein Impuls.

Nun besitzt ein normal ausgeprägtes menschliches Auge drei verschiedene Photrezeptoren. Sie unterscheiden sich durch das lichtempfindliche Einweismolekül im Inneren. Diese springen jeweils bei drei unterschiedlichen Wellenlängen besonders an:

Wenn Licht mit einer Wellenlänge von 700 Nanometern ins Auge fällt, dann "feuern" die roten Sinneszellen besonders viele Impulse, während die grünen nur sehr wenig aktv sind - und die blauen gar nicht aktiv werden.

Farbkreis
Farbkreis

Mischfarben

Bei einer Wellenlänge von etwa 500 Nanometern (Türkis) feuern überwiegend die Blauen Sinneszellen, aber auch einige grüne. Durch die zahlreichen Verknüpfungen der weiterleitenden Bahnen in der Augennetzhaut (Retina) werden so aus unterschiedlichen "Aktivierungsmustern" Farben generiert. Man könnte auch vereinfacht sagen: die Mischfarben (alle außer Blau, Grün, Rot) werden quasi im Auge gemischt.

Es handelt sich um eine additive Farbmischung (Im Gegensatz dazu basieren technischen Verfahren, bei denen Farben erzeugt werden, meist auf "substrahierender Farbmischung", indem aus Weißlicht bestimmte Farben extrahiert werden.)

Mehr zu den einzelnen Farben und den Farbkreis:

Grundfarben / Primärfarben

Sekundärfarben / Mischfarben erster Ordnung

Darüber hinaus werden auch Hell und Dunkelwerte als Farben bezeichnet, obwohl sie eigentlich - physikalisch betrachtet - entweder alle Farben enthalten oder keine:

Hinweis: man muss bei der Benennung der Farben und Mischformen unterscheiden zwischen

Halogenlicht

Bestimmte industrieell hergestellte Lampen haben jeweils eigene Lichtspektren. Sie strahlen Licht in bestimmten Wellenlängen ab. Die folgende Grafik zeigt die Verteilung des Lichtes einer Halogenlampe:

Lichtspektrum einer Halogen-Lampe (Hologenlicht)
Lichtspektrum einer Halogen-Lampe (Hologenlicht)

Mehr dazu siehe Halogenlicht

LED-Licht

Seit einiger Zeit werden LED-Lampen immer beliebter. Sie strahlen besonders hell. Der Grund dafür liegt in dem hohen Blau-Anteil von LED-Licht. Die folgende Grafik zeigt den Peak im Blaulicht bei einer LED-Lampe:

Lichtspektrum einer LED-Lampe (LED-Licht)
Lichtspektrum einer LED-Lampe (LED-Licht)

Allerdings ist Blau eine eher kurzwelliges Licht (im Vergleich zu den warmen Farben Lelb und Rot). LED-Licht kann daher auf Dauer die Augen stark beanspruchen. Besonders bemerkt man diesen Effekt beim nächtlichen Autofahren, wenn einem ein Auto mit LED-Lampen entgegenkommt. Siehe LED-Licht.

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