Zahnfarbe. Andre Hoffmann
direkt das Auge zu erreichen und können dann von Rezeptorzellen – den Stäbchen und Zapfen der Augennetzhaut – wahrgenommen und vom Gehirn als Farbe qualifiziert und quantifiziert werden.
Die Quelle des Lichts
Die Entstehung von Licht benötigt eine Lichtquelle. Lichtquellen können natürlichen Ursprungs sein (z. B. Sonnenlicht) oder künstlich erzeugt werden (Glühbirne, Neonleute etc.) und basieren auf chemischen oder physikalischen Vorgängen. Eine Lichtquelle kann monochromatisches Licht – also Licht von nur einer Wellenlänge –, farbiges oder weißes Licht ausstrahlen. Das den meisten Menschen bekannte Licht ist mit wenigen Ausnahmen zumeist aus verschiedenen Frequenzen bzw. Wellenlängen zusammengesetzt. Um theoretisch absolut weißes Licht zu erzeugen, müsste das Licht aus genau gleichen Anteilen aller Wellenlängen des sichtbaren Lichtspektrums bestehen. Doch warum nur theoretisch ...? Die Antwort auf diese Frage gibt uns die Praxis: Dass gleich viel Licht von jeder Wellenlänge erzeugt werden kann, ist technologisch kaum realisierbar. So existiert spektral sehr unterschiedlich zusammengesetztes Licht.
Diese spektrale Zusammensetzung der Frequenzanteile von Licht hat Einfluss auf die Interaktion mit einem Körper. Nicht jede Lichtquelle besitzt dieselben Anteile an Lichtfrequenzen, vielmehr ist jede Lichtquelle sehr individuell und charakteristisch. Die Farbwahrnehmung eines Lichts hängt stark von seiner Lichtquelle ab, und auch die Farbwahrnehmung eines Körpers hängt stark vom Licht, das mit ihm interagiert, und somit ebenfalls von der Lichtquelle ab. Dies erklärt, warum ein Objekt unter verschiedenen Lichtquellen farblich unterschiedliche erscheinen kann (s. Kapitel 2).
Abb. 1-9 Diffuse Reflexion (oben), Spiegelreflexion (mittig) und Transmission (unten) von Licht.
Abb. 1-10 Diffuse Reflexion und Spiegelreflexion von Licht sind meistens in Mischformen anzutreffen.
Absorption, Transmission und Reflexion des Lichtes
Wenn Licht auf ein transparentes oder transluzentes Material fällt, wird der Lichtstrahl mehr oder weniger durchgelassen und weitergeleitet. Dieser Effekt tritt beispielsweise bei einer Glasscheibe oder eine Plastikfolie auf (Abb. 1-9).
Nur die Teile des Lichtstrahls bzw. die Photonen (Lichtquanten), die auf Moleküle oder größere Partikel treffen, werden absorbiert. Welche Teile das sind, ist frequenz- bzw. wellenlängenabhängig. So werden bestimmte Frequenzen des Lichts absorbiert und andere Frequenzen eher durchgelassen.
Die Dichte, Beschaffenheit und Zusammensetzung des Materials bestimmen den spektralen Anteil entsprechender, spezifischer Frequenzen bzw. Wellenlängen, der absorbiert wird oder das Material durchquert.
Ausschließlich die Frequenzen, die vom Körper durchgelassen oder reflektiert werden, haben die Möglichkeit, wahrgenommen werden zu können. Und nur die Frequenzen, die vom Körper durchgelassen oder reflektiert werden und die Netzhaut treffen, tragen zur Wahrnehmung der Farbe bei.
Ein theoretisch vollständig transparentes Material lässt alles Licht durchtreten. Die wahrgenommene Farbe entspräche in diesem Falle der Farbe der Lichtquelle und wäre bei Sonnenlicht weißlich. Wenn ein Körper beispielsweise Blau absorbiert sowie Grün und Rot weiterleitet, wird eine Kombination aus Grün und Rot als Gelb wahrgenommen.
Im anderen Falle, in dem das Material opak – also vollständig lichtundurchlässig – ist, wird das gesamte Licht absorbiert, und es scheint kein Licht durch den Körper hindurch. Häufig werden allerdings zumindest einige Frequenzen bzw. spektrale Anteile bestimmter Wellenlängen absorbiert und andere weitergeleitet.
Wenn Licht auf einen festen nicht-transluzenten oder nicht-transparenten Körper trifft, werden bestimmte spektrale Wellenlängen- bzw. Frequenzanteile des auftreffenden Lichts absorbiert und andere Teile des Lichts reflektiert (Abb. 1-11). Dieser recht komplexe Vorgang ist abhängig von der Molekularstruktur und Dichte des Materials.
Hierbei hat ausschließlich der Anteil der reflektierten Frequenzen bzw. reflektierten Wellenlängen die Möglichkeit das Auge zu erreichen und als Farbe wahrgenommen zu werden. Ein Körper, der das Licht absolut reflektiert, würde weiß erscheinen und ein Körper, der das gesamte Licht absolut absorbiert, würde als Schwarz wahrgenommen werden (Abb. 1-11).
Häufig absorbiert und reflektiert ein Körper Licht in Abhängigkeit von Lichtfrequenzen bzw. Wellenlängen (Abb. 1-11). Ein Teil des Lichtes wird absorbiert und ein anderer Teil reflektiert. Die Farbe, die wir an nicht-transluzenten oder nicht-transparenten Körpern wahrnehmen können, setzt sich ausschließlich aus dem reflektierten Licht und entsprechender Frequenz- bzw. Wellenlängenanteilen zusammen.
Ein Körper, der beispielsweise Rot und Grün reflektiert und Blau absorbiert, wird Gelb (Farbmischung aus Rot und Blau) wahrgenommen.
Abb. 1-11 Ein rotes Material reflektiert vor allem rotes Licht, ein gelbes Material reflektiert insbesondere gelbes Licht und ein blaues Material reflektiert hauptsächlich blaues Licht. Die jeweils anderen Frequenzen bzw. Wellenlängen werden absorbiert. Ein theoretisch vollkommen weißer Körper dürfte alles Licht reflektieren und ein vollkommen schwarzer Körper würde alle Lichtfrequenzen absorbieren.
Die Oberflächenbeschaffenheit eines Materials hat auf Reflexion, Absorption und Transmission des Lichts mitunter wesentlichen Einfluss. So bewirkt eine glatte Oberfläche eine eher gerichtete Reflexion (Spiegelreflexion) und eine raue Oberfläche eine ungerichtete (diffuse) Reflexion in verschiedene Richtung (vgl. Abb. 1.-10).
Ausgangspunkt der Farbbeschreibung
Es ist nicht einfach, Farben mit Worten zu beschreiben. Seit der Antike hatte der Mensch versucht, Farben systematisch einzuordnen, zu katalogisieren, Farben einer Bedeutung zuzuordnen.
Heute können Farben am besten über dreidimensionale Farbsysteme beschrieben werden. Derartige Farbsysteme basieren auf der Wahrnehmung des Auges, das auf die Dreifarbentheorie von Thomas Young und Herrmann von Helmholtz zurückgeht.
Diese Systeme sind extra für Licht von Selbststrahlern, Licht aus Reflexion oder Transmission entwickelt worden. Derartige Systeme – auch Farbräume genannt – werden durch drei Achsen aufgespannt. Im Farbraum befinden sich an definierten Orten, den sogenannten Farborten, definierte Farben. Durch drei Farbenwerte und drei Koordinatenachsen kann eine Farbe eindeutig beschrieben und über die Kenntnis von drei Farbwerten eine Farbe eindeutig identifiziert werden (vgl. Abb. 1-14 und 1-15).
So ist beispielsweise ein RGB-Farbsystem für das Farbmanagement an Selbstleuchtern, das CIELAB-System für die Beschreibung und Messung von auf Reflektion basierenden Farben sowie ein CMYK-Farbsystem für die Farbbestimmung und Farbbeschreibung von lichtdurchlässigen und Licht reflektierenden Materialien (z. B. Druckerzeugnissen) entwickelt worden. Bei Ersterem wirkt die additive und beim Letzterem auch die subtraktive Farbmischung (s. im Folgenden).
Additive Farbmischung
Fernsehgeräte und Computermonitore sind Selbstleuchter. Sie erzeugen ein vielfarbiges Bild, indem sie an jeder Stelle des Bildschirmes eine Mischung aus rotem, grünem und blauem Licht ausstrahlen. Rot, Grün und Blau werden als Primärfarben bezeichnet, die sich über die additive Farbmischung zu fast allen Farben des sichtbaren Spektrums kombinieren lassen. Die gleichanteilige