André Hoffmann - Zahnfarbe

Nach Newton sind Farben nicht bloß Modifikationen des weißen Lichts, sondern vielmehr seine ursprünglichen Bestandteile, die aus sieben Komponenten der Folge Rot (p) — Orange (q) — Gelb (r) — Grün (s) — Cyanblau (t) — Ultramarinblau (v) — Violettblau (x) bestehen. Weiterhin können diese Komponenten gemischt werden, um sekundäre Farben zu erzeugen. Im richtigen Verhältnis ergeben diese Lichtkomponenten weißes Licht. Heute wissen wir, dass die Farben auf elektromagnetischen Strahlen des sichtbaren Spektrums verschiedener Wellenlängen bzw. Wellenfrequenzen basieren (Abb. 1-6).

Das sichtbare Spektrum liegt im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm (Abb. 1-7 und 1-8). Nur dieser kleine Bereich der elektromagnetischen Strahlung kann von einem Betrachter wahrgenommen werden. 18-22

Abb. 1-6Dualismus des Lichtes: Licht ist eine Strahlung von Teilchen und Licht besteht aus Wellen verschiedener Wellenlängen.

Abb. 1-7Licht wird durch ein Prisma gebrochen, gestreut und in seine spektralen Anteile zerlegt. Jeder spektralen Farbe sind Frequenzen und Wellenlängen zugeordnet. Zu sehen ist das Spektrum des sichtbaren Lichts in Relation zum gesamten elektromagnetischen Spektrum.

Tab. 1.-1Spektralfarben des sichtbaren Lichtspektrums

λ=c/ f

Abb. 1.8Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Wellengipfeln; die Frequenz ist die Anzahl der Wellen pro Zeiteinheit. Es gilt: je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Frequenz und je länger die Wellenlänge, desto niedriger die Frequenz. 21

Dass der Betrachter sichtbares Licht wahrnehmen kann, liegt an spezialisierten Typen von Farbrezeptorzellen – den sogenannten Zapfen – der Netzhaut, die auf verschiedene Wellenlängen bzw. Wellenfrequenzen von rotem, grünem und blauem Licht spezialisiert sind. Jede Farbe entspricht einer bestimmten Wellenlänge und Frequenz (Tab. 1-1). Ohne Licht, das mit einem Objekt interagieren kann, entsteht keine Farbwirkung. 2-10

Der grundlegende Weg zur Farbwahrnehmung beginnt an der vorhandenen Lichtquelle. Diese Lichtquelle, sei es eine Lampe oder die Sonne, strahlt Licht aus, welches das Auge bzw. die Netzhaut entweder direkt trifft oder auf einen Körper fällt. Im zweiten Falle interagiert das Licht mit einem Körper und der Lichtstrahl wird teilweise reflektiert oder fortgeleitet (Transmission). Bei der Reflexion werden insbesondere die Spiegelreflexion (gerichtete Reflexion) und die diffuse Reflexion (ungerichtet Reflexion) differenziert. Ein Teil des Lichtes wird vom Körper absorbiert. Nur die Frequenzen bzw. Wellenlängen als spektrale Anteile des Lichtes, die reflektiert oder vom Körper durchgelassen werden, haben die Möglichkeit, 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 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. 1-9Diffuse Reflexion (oben), Spiegelreflexion (mittig) und Transmission (unten) von Licht.

Abb. 1-10Diffuse Reflexion und Spiegelreflexion von Licht sind meistens in Mischformen anzutreffen.

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.