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Was ist Farbe?. Bernhard Piazzi 27.03.2007 Didaktik der Physik SS 2007. Definition:.
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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 ausS-Zapfen ...besonders empfindlich für shortwavesM-Zapfen ...besonders empfindlich für medium wavesL-Zapfen ...besonders empfindlich für longwaves • 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 blauenAnteil entspricht der Fläche unter ∑b.
Qs= ∫ s(l) ∙ s(l) dl Ql= ∫ s(l) ∙ l(l) dl 800 800 400 400 Qm= ∫ s(l) ∙ m(l) dl 800 400 Berechnung der Erregungswerte 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, wennQl=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.
CIENormfarbtafel • 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
Umrechnung RGB - CMY • Werte in Prozent:Rot = 100 – CyanGrün = 100 – MagentaBlau = 100 – Gelb • Farbumrechner
Farbmetrik • Industriestandard • Annahme: gleiche Farbreize erzeugen gleiche Farbempfindungen • Messen der Farbe mittels Spektralphotometer • Ermitteln der Wertebezüglich absolut-weißin Prozent • Optischer Fingerabdruck
Farbwirkung Das gleiche Grün wirkt auf verschiedenem Hintergrund anders.