Das sichtbare Spektrum
Die Gesetze der Farbmischung
Farben des Spektrums werden chromatische Farben genannt; Es gibt auch nichtchromatische Farben wie Braun, Magenta und Rosa. Der Begriff achromatische Farben wird manchmal auf die Schwarz-Grau-Weiß-Sequenz angewendet. Schätzungen zufolge kann das Auge etwa 10 Millionen Farben unterscheiden, die alle aus zwei Arten von Lichtgemischen stammen: additiv und subtraktiv. Wie die Namen andeuten, beinhaltet die additive Mischung die Addition von Spektralkomponenten, und die subtraktive Mischung betrifft die Subtraktion oder Absorption von Teilen des Spektrums.
Additive Vermischung tritt auf, wenn Lichtstrahlen kombiniert werden. Der zuerst von Newton entwickelte Farbkreis wird immer noch häufig für Zwecke der Farbgestaltung verwendet und ist auch nützlich, wenn das qualitative Verhalten von Mischlichtstrahlen berücksichtigt wird. Newtons Farbkreis kombiniert die Spektralfarben Rot, Orange, Gelb, Grün, Cyan, Indigo und Blauviolett mit der unspektralen Farbe Magenta (eine Mischung aus blauvioletten und roten Lichtstrahlen), wie in der Abbildung gezeigt. Weiß steht im Zentrum und wird durch Mischen von Lichtstrahlen annähernd gleicher Intensität komplementärer Farben (Farben, die auf dem Farbkreis diametral entgegengesetzt sind) wie Gelb und Blauviolett, Grün und Magenta oder Cyan und Rot erzeugt. Zwischenfarben können durch Mischen von Lichtstrahlen erzeugt werden, so dass das Mischen von Rot und Gelb Orange, Rot und Blauviolett Magenta usw. ergibt.
Die drei additiven Primärfarben sind rot, Grün und blau; dies bedeutet, dass durch additives Mischen der Farben Rot, Grün und Blau in unterschiedlichen Mengen fast alle anderen Farben erzeugt werden können, und wenn die drei Grundfarben in gleichen Mengen addiert werden, entsteht Weiß.
Das additive Mischen kann physikalisch demonstriert werden, indem drei Diaprojektoren mit Filtern verwendet werden, so dass ein Projektor einen Strahl gesättigten roten Lichts auf eine weiße Leinwand wirft, ein anderer einen Strahl gesättigten blauen Lichts und der dritte einen Strahl gesättigten grünen Lichts. Das additive Mischen erfolgt dort, wo sich die Strahlen überlappen (und somit addiert werden), wie in der Abbildung (links) gezeigt. Wo sich rote und grüne Strahlen überlappen, wird Gelb erzeugt. Wenn mehr rotes Licht hinzugefügt wird oder wenn die Intensität des grünen Lichts verringert wird, wird die Lichtmischung orange. In ähnlicher Weise wird, wenn mehr grünes Licht als rotes Licht vorhanden ist, ein Gelbgrün erzeugt.
Die subtraktive Farbmischung beinhaltet die Absorption und selektive Transmission oder Reflexion von Licht. Es tritt auf, wenn Farbstoffe (wie Pigmente oder Farbstoffe) gemischt werden oder wenn mehrere farbige Filter in einen einzigen weißen Lichtstrahl eingefügt werden. Wenn ein Projektor beispielsweise mit einem Tiefrotfilter ausgestattet ist, lässt der Filter rotes Licht durch und absorbiert andere Farben. Wenn der Projektor mit einem starken Grünfilter ausgestattet ist, wird rotes Licht absorbiert und nur grünes Licht durchgelassen. Wenn der Projektor daher sowohl mit Rot- als auch mit Grünfiltern ausgestattet ist, werden alle Farben absorbiert und kein Licht durchgelassen, was zu Schwarz führt. In ähnlicher Weise absorbiert ein gelbes Pigment blaues und violettes Licht, während es gelbes, grünes und rotes Licht reflektiert (das grüne und das rote kombinieren sich additiv, um mehr Gelb zu erzeugen). Blaues Pigment absorbiert hauptsächlich gelbes, orange und rotes Licht. Wenn die gelben und blauen Pigmente gemischt werden, wird Grün erzeugt, da es die einzige spektrale Komponente ist, die von beiden Pigmenten nicht stark absorbiert wird.Da additive Prozesse die größte Farbskala aufweisen, wenn die Primärfarben rot, grün und Blau sind, ist zu erwarten, dass die größte Farbskala bei subtraktiven Prozessen erreicht wird, wenn die Primärfarben rot, grün und Blau absorbieren. Die Farbe eines Bildes, das rotes Licht absorbiert, während alle anderen Strahlen übertragen werden, ist blaugrün, oft Cyan genannt. Ein Bild, das nur grünes Licht absorbiert, überträgt sowohl blaues als auch rotes Licht, und seine Farbe ist magenta. Das blau absorbierende Bild überträgt nur grünes Licht und rotes Licht, und seine Farbe ist gelb. Daher sind die subtraktiven Primärfarben Cyan, Magenta und Gelb (siehe Abbildung rechts).
Kein Konzept auf dem Gebiet der Farbe war traditionell verwirrender als die gerade diskutierten. Diese Verwirrung kann auf zwei weit verbreitete Fehlbezeichnungen zurückgeführt werden: das subtraktive primäre Cyan, das eigentlich ein Blaugrün ist, wird allgemein Blau genannt; und das subtraktive primäre Magenta wird allgemein Rot genannt. In diesen Begriffen werden die subtraktiven Primärfarben rot, Gelb und Blau; und diejenigen, deren Erfahrung sich größtenteils auf subtraktive Mischungen beschränkt, haben guten Grund sich zu fragen, warum der Physiker darauf besteht, Rot, Grün und Blau als die Primärfarben zu betrachten. Die Verwirrung wird sofort behoben, wenn erkannt wird, dass Rot, Grün und Blau als additive Primärfarben ausgewählt werden, da sie den größten Farbraum in Mischungen bieten. Aus dem gleichen Grund sind die subtraktiven Primärfarben jeweils rotabsorbierend (Cyan), grünabsorbierend (Magenta) und blauabsorbierend (Gelb).
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