Spektralzerlegung, Absorption und Farbmischung
Nach einem Regenschauer spannt sich über dem Sauerland ein Regenbogen. Die Sonne scheint doch „weiß“ – woher kommen dann plötzlich all die Farben? Und warum zeigt dein Handy nur mit drei Farbpunkten Millionen Farbtöne? Genau das klären wir hier.
Weißes Licht und das Spektrum
Lässt du ein schmales Bündel weißes Licht auf ein Glasprisma fallen, wird das Licht beim Eintritt und beim Austritt gebrochen. Auf einem Schirm hinter dem Prisma siehst du dann ein farbiges Band: das Spektrum.
Die Reihenfolge der Farben ist immer gleich: Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Violett.
Warum entstehen die Farben? Weißes Licht ist ein Gemisch aus Licht vieler Farben. Das Glas bricht jede Farbe unterschiedlich stark: Rot am schwächsten, Violett am stärksten. So werden die Farben getrennt. Man nennt das Dispersion oder Spektralzerlegung.
Auch ein Regenbogen entsteht so: Sonnenlicht tritt in einen Wassertropfen ein, wird dort gebrochen, an der Rückwand des Tropfens reflektiert und beim Austritt erneut gebrochen. Dabei wird es in seine Farben zerlegt. Du siehst den Regenbogen, wenn die Sonne in deinem Rücken steht und vor dir Regentropfen in der Luft sind.
Weißes Licht fällt auf ein Glasprisma. a) Beschreibe, was auf einem Schirm hinter dem Prisma zu sehen ist. b) Nenne die Farben des Spektrums in der richtigen Reihenfolge.
Weißes Licht fällt auf ein Glasprisma.
- a) Beschreibe, was auf einem Schirm hinter dem Prisma zu sehen ist.
- b) Nenne die Farben des Spektrums in der richtigen Reihenfolge.
Beim Prisma wird rotes Licht weniger stark gebrochen als violettes Licht. a) Skizziere (beschreibe) den Strahlenverlauf für beide Farben. b) Erkläre, wie ein Regenbogen…
Beim Prisma wird rotes Licht weniger stark gebrochen als violettes Licht.
- a) Skizziere (beschreibe) den Strahlenverlauf für beide Farben.
- b) Erkläre, wie ein Regenbogen entsteht (Wassertropfen, Brechung, Reflexion).
Körperfarben: Absorption und Reflexion
Eine Tomate leuchtet nicht selbst. Sie wird beleuchtet und wirft Licht zurück. Ihre Farbe hängt davon ab, welches Licht sie absorbiert (verschluckt) und welches sie reflektiert (zurückwirft).
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Rote Tomate: reflektiert Rot, absorbiert Grün und Blau.
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Weißes Blatt: reflektiert alle Farben.
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Schwarzer Stoff: absorbiert alle Farben (er wird warm).
Auch Filter arbeiten mit Absorption: Ein blaues Filter lässt nur blaues Licht durch und absorbiert die anderen Farben. Fällt rotes und grünes Licht auf ein blaues Filter, wird beides absorbiert: Es kommt kein Licht durch und die Fläche dahinter sieht fast schwarz aus.
Eine Tomate erscheint im weißen Licht rot. a) Erkläre mit den Begriffen Absorption und Reflexion, warum. b) Welche Farbe hat die Tomate im rein grünen Licht? Begründe.
Eine Tomate erscheint im weißen Licht rot.
- a) Erkläre mit den Begriffen Absorption und Reflexion, warum.
- b) Welche Farbe hat die Tomate im rein grünen Licht? Begründe.
Additive Farbmischung (RGB)
Ein Bildschirm, ein Beamer oder ein Scheinwerfer im Theater sendet Licht aus. Mischst du Lichter, kommt immer mehr Licht zusammen: Das ist die additive Farbmischung.
Die Grundfarben sind Rot, Grün und Blau (RGB):
| Mischung | Ergebnis |
|---|---|
| Rot + Grün | Gelb |
| Rot + Blau | Magenta |
| Grün + Blau | Cyan |
| Rot + Grün + Blau (gleich stark) | Weiß |
| nichts | Schwarz |
Durch unterschiedlich starkes Leuchten (Dimmen) entstehen weitere Farben: Rot und Grün, wobei Rot stärker leuchtet, ergibt zum Beispiel Orange.
Nenne die drei Grundfarben der additiven Farbmischung (RGB) und gib an, welche Farbe entsteht, wenn alle drei gleich stark gemischt werden.
Nenne die drei Grundfarben der additiven Farbmischung (RGB) und gib an, welche Farbe entsteht, wenn alle drei gleich stark gemischt werden.
Ein Bildschirm zeigt gelbe Flächen. Welche beiden Grundfarben des Bildschirms leuchten dafür?
Ein Bildschirm zeigt gelbe Flächen. Welche beiden Grundfarben des Bildschirms leuchten dafür?
Ein Schüler beleuchtet ein weißes Blatt mit rotem und grünem Scheinwerferlicht, sodass sich beide überlagern. Anschließend legt er ein blaues Filter vor die Lampen. a)…
Ein Schüler beleuchtet ein weißes Blatt mit rotem und grünem Scheinwerferlicht, sodass sich beide überlagern. Anschließend legt er ein blaues Filter vor die Lampen.
- a) Welche Farbe sieht man im Überlappungsbereich ohne Filter?
- b) Was sieht man mit blauem Filter? Begründe mit Absorption.
- c) Erkläre, warum ein blauer Pullover im roten Licht fast schwarz erscheint.
Ein Theaterbeleuchter in Essen möchte auf der Bühne eine weiße Wand mit Scheinwerfern in Rot, Grün und Blau gelb erscheinen lassen. a) Welche Scheinwerfer müssen…
Ein Theaterbeleuchter in Essen möchte auf der Bühne eine weiße Wand mit Scheinwerfern in Rot, Grün und Blau gelb erscheinen lassen.
- a) Welche Scheinwerfer müssen eingeschaltet sein?
- b) Wie kann er durch Dimmen von Rot und Grün Orange erzeugen?
- c) Begründe, warum das nur auf einer weißen, nicht auf einer blauen Wand funktioniert.
Subtraktive Farbmischung (CMYK)
Ein gedrucktes Foto leuchtet nicht. Es wirft Licht der Umgebung zurück. Jede Farbschicht absorbiert einen Teil des Lichts. Je mehr Farben übereinander liegen, desto mehr Licht wird weggenommen: Das ist die subtraktive Farbmischung.
Die Grundfarben sind Cyan, Magenta und Gelb.
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Cyan absorbiert Rot und reflektiert Grün und Blau.
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Gelb absorbiert Blau und reflektiert Rot und Grün.
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Cyan + Gelb: Rot und Blau sind absorbiert, es bleibt Grün.
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Magenta + Gelb ergibt Rot, Cyan + Magenta ergibt Blau.
-
Alle drei zusammen ergeben ein dunkles Grau-Braun, fast Schwarz.
Weil dieses Gemisch nicht richtig schwarz wird, fügt man als vierte Farbe Schwarz (K, „Key“) hinzu. Das liefert ein tiefes Schwarz für Text und spart teure Farbe.
| additiv (RGB) | subtraktiv (CMYK) | |
|---|---|---|
| Beispiel | Bildschirm, Beamer | Drucker, Malkasten |
| Lichtquelle | leuchtet selbst | braucht Umgebungslicht |
| Mischung aller | Weiß | dunkles Grau-Braun, fast Schwarz |
| im Dunkeln | sichtbar | unsichtbar |
Ein Farbdrucker verwendet Cyan, Magenta und Gelb (CMYK). a) Erkläre den Unterschied zwischen additiver und subtraktiver Farbmischung. b) Welche Farbe erscheint, wenn man…
Ein Farbdrucker verwendet Cyan, Magenta und Gelb (CMYK).
- a) Erkläre den Unterschied zwischen additiver und subtraktiver Farbmischung.
- b) Welche Farbe erscheint, wenn man Cyan und Gelb übereinander druckt?
- c) Wozu dient die zusätzliche Druckfarbe Schwarz (K)?
Vergleiche die Farbentstehung bei einem LED-Bildschirm und bei einem gedruckten Foto. Gehe auf additive und subtraktive Mischung, auf die Lichtquelle und auf die…
Vergleiche die Farbentstehung bei einem LED-Bildschirm und bei einem gedruckten Foto. Gehe auf additive und subtraktive Mischung, auf die Lichtquelle und auf die Sichtbarkeit im Dunkeln ein.
Zurück zum Anfang: Der Regenbogen entsteht durch Brechung und Reflexion in Tropfen, die das weiße Sonnenlicht in seine Farben zerlegen. Dein Handy mischt dagegen rotes, grünes und blaues Licht additiv.