Die subtraktive Farbwahrnehmung
Erforsche die Geheimnisse der subtraktiven Farbmischung! Entdecke, wie Farbfilter das Licht verändern und welche Grundfarben eine Rolle spielen. Interessiert? All das und vieles mehr lernst du im folgenden Text!
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Grundlagen zum Thema Die subtraktive Farbwahrnehmung
Subtraktive Farbmischung – Physik
Mit Sicherheit hast du beim Malen mit deinem Wasserfarbkasten schon einmal die Farben vermischt. Dabei hast du bestimmt bemerkt, dass du beim Mischen der Farben Blau und Gelb die Farbe Grün erhältst. Grund dafür ist die sogenannte subtraktive Farbmischung. Diese beschreibt die Änderung des Farbreizes durch Filterung oder Absorption von Farbanteilen. Um das zu verstehen, wollen wir uns im Folgenden das Prinzip der subtraktiven Farbmischung etwas genauer ansehen.
Subtraktive Farbmischung – einfach erklärt
Wie du bereits weißt, ist Licht eine elektromagnetische Welle. Weißes Licht setzt sich dabei aus Licht unterschiedlicher Farben, den Spektralfarben, zusammen. Das kann man gut anhand eines dreieckigen Glasprimas verdeutlichen: Weißes Licht, das auf das Prisma trifft, wird zweimal gebrochen – an der Grenzfläche zwischen Luft und Glas und dann wiederum an der Grenzfläche zwischen Glas und Luft. Dabei wird bei der Lichtbrechung das Licht kurzer Wellenlängen (zum Beispiel violettes oder blaues Licht) stärker abgelenkt als das Licht langer Wellenlängen (zum Beispiel oranges oder rotes Licht). Dadurch wird das zuvor weiße Licht in sein Farbspektrum aufgefächert.
Nun beginnen wir mit der subtraktiven Farbmischung. Wir erinnern uns, dass sich der Farbreiz dann ändert, wenn Farbanteile herausgefiltert oder absorbiert werden. Um das nachzustellen, halten wir zuerst einen Gelb-Filter in das weiße Licht. So wie es der Name sagt, wirkt das Licht nach Passieren des Filters gelb. Das liegt daran, dass die blauen und violetten Lichtanteile aus dem Licht herausgefiltert werden und wir die Komplementärfarbe wahrnehmen, in diesem Fall also Gelb. Das veränderte Spektrum können wir sehen, wenn das gefilterte Licht wieder auf das Glasprisma trifft und aufgefächert wird: Die blauen und violetten Farbanteile fehlen.
Als Nächstes fügen wir einen Cyan-Filter hinzu. Das Licht hinter dem Filter wirkt nun grün. Nach Auffächerung durch das Glasprisma sehen wir auch, woran das liegt: Die gelben, orangen und roten Farbanteile wurden aus dem Licht herausgefiltert.
Zum Schluss fügen wir noch einen Magenta-Filter hinzu. Dieser filtert das grüne Licht aus dem Spektrum. Nun passiert also kein Licht mehr den Filter. Würde das Experiment in einem stockdunklen Raum durchgeführt werden, wäre es hinter dem Filter schwarz.
Und genau das, was wir nun beobachtet haben, ist die subtraktive Farbmischung: Der Farbreiz ändert sich, weil wir immer wieder Farbanteile aus dem Licht herausfiltern. Die Grundfarben der subtraktiven Farbmischung sind so wie in unserem Experiment die Filterfarben Gelb, Cyan und Magenta. Ein bisschen allgemeiner können wir festhalten:
- Ein einzelner Filter einer Grundfarbe bewirkt, dass bestimmte Farbanteile aus dem Licht herausgefiltert werden. Wir sehen die komplementäre Farbe. Beispielsweise filtert der Gelb-Filter die blauen Anteile aus dem Licht.
- Wird ein zweiter Filter einer anderen Grundfarbe hinzugefügt, werden weitere Farbanteile aus dem Licht herausgefiltert und wir sehen eine Mischfarbe. Kombinieren wir zum Beispiel einen Gelb-Filter mit einem Cyan-Filter, sehen wir grünes Licht.
- Wird nun auch noch ein Filter der dritten Grundfarbe hinzugefügt, wird auch der verbliebene Farbanteil aus dem Licht gefiltert. Das passiert dann, wenn wir zu dem Gelb- und Blau-Filter noch einen Magenta-Filter hinzufügen.
Dieses Prinzip können wir auch anhand von Farbkreisen darstellen. Hier sehen wir auch, dass wir, wenn Farbanteile weder herausgefiltert noch absorbiert werden, weißes Licht erhalten. Wenn wir mit unterschiedlichen Filtern Farbanteile unterschiedlich stark aus dem Spektrum herausfiltern, dann können wir alle möglichen Farben erzeugen.
Wir hatten in der Einleitung erwähnt, dass Farbanteile auch absorbiert werden können. Dazu können wir uns einen gelben Gegenstand, zum Beispiel eine Zitrone, vorstellen. Wenn zum Beispiel das weiße Sonnenlicht auf die Zitrone fällt, dann werden bestimmte Farbanteile von ihr absorbiert, also aufgenommen. Andere werden reflektiert, also in alle möglichen Richtungen zurückgeworfen, zum Beispiel zu uns als Betrachter. Bei der Zitrone passiert Folgendes: Die blauen Farbanteile werden absorbiert, so wie beim Gelb-Filter, die restlichen Farbanteile werden reflektiert. So sehen wir wieder die Komplementärfarbe des absorbierten Lichts: Gelb.
Subtraktive Farbmischung – Beispiele und Anwendungen
In deinem Alltag bist du vermutlich schon häufig Farbfiltern begegnet: Zum Beispiel sind die bunten Gläser vor den Ampellampen Farbfilter. Die Lampe hinter diesen Gläsern erzeugt nämlich in allen drei Fällen weißes Licht. Die Farbgläser filtern aus diesem weißen Licht gezielt Farbanteile heraus und erzeugen so das rote, gelbe und grüne Licht. Auch in der Fotografie werden häufig Farbfilter verwendet, um ungewollte Farbanteile aus den Bildern zu entfernen.
Wie in der Einleitung erwähnt begegnest du auch beim Malen mit dem Wasserfarbkasten der subtraktiven Farbmischung: Die einzelnen Farben entstehen nämlich dadurch, dass die darin enthaltenen Farbpigmente unterschiedliche Lichtanteile absorbieren. Die gelbe Farbe zum Beispiel absorbiert, so wie die Zitrone, die blauen Lichtanteile. Blaue Farbe wiederum absorbiert die roten Lichtanteile. Mischt man also die gelbe Farbe mit der blauen Farbe, werden alle Lichtanteile bis auf die grünen absorbiert. Daher erscheint uns die Farbe grün. Das gleiche Prinzip wird auch im Farbdrucker angewendet: Hier werden durch Überlagerung der Farben Gelb, Cyan und Magenta alle möglichen Farbeindrücke erzeugt.
Unterschied von subtraktiver und additiver Farbmischung
Wie du vielleicht schon weißt, wird bei der additiven Farbmischung Licht der Grundfarben Rot, Grün und Blau gezielt überlagert, sodass wir unterschiedliche Farben wahrnehmen. In diesem Satz stecken schon drei entscheidende Unterschiede zur subtraktiven Farbmischung:
- Die Grundfarben unterscheiden sich.
- Bei der additiven Farbmischung wird Licht unterschiedlicher Grundfarben überlagert. Bei der subtraktiven Farbmischung werden Farbanteile aus dem Licht herausgefiltert.
- Die additive Farbmischung findet durch unsere Wahrnehmung, also die Verarbeitung der Lichtreize in unserem Auge, statt. Bei der subtraktiven Farbmischung hingegen wird das Lichtspektrum verändert.
Dieses Video
In diesem Video lernst du die subtraktive Farbmischung kennen. Du erfährst, wo sie angewendet wird und was der Unterschied zur additiven Farbmischung ist. Auch zu diesem Thema gibt es interaktive Übungen und ein Arbeitsblatt.
Transkript Die subtraktive Farbwahrnehmung
Thema dieses Films ist die subtraktive Farbwahrnehmung. Was für eine Farbenpracht. Umso erstaunlicher ist, dem Maler genügen bereits drei Farbtuben, um ein solches Bild zu malen. Hatte er cyan, gelb und magenta auf seiner Palette, kann er daraus nahezu alle Farbtöne mischen. Cyan gemischt mit gelb ergibt das kräftige Grün der Blätter. Magenta gemischt mit gelb leuchtet als Rot der Blüten. Und wird noch mehr gelb hinzugefügt, erhalten wir orange. Das gleiche Mischverhalten beobachten wir auch bei verschiedenfarbigen Filtern, durch die weißes Licht dringt. Überlappt beispielsweise ein Filter in der Farbe cyan einem gelben, erkennt unser Auge in der Schnittmenge die Farbe Grün. Wie kommt es zu dieser Mischung von Farben? Wir wissen, dass weißes Licht sich aus einem Spektrum farbigen Lichts unterschiedlicher Wellenlängen zusammensetzt. Mit einem Prisma lässt sich das weiße Licht in die einzelnen Farben zerlegen, die Spektralfarben. Die jeweiligen Lichtwellen werden nämlich durch das Glas unterschiedlich gebrochen. Halten wir nun einen Cyanfilter gegen das Licht, so durchdringt diesen Filter nur der cyanfarbende Teil des Spektrums. Alle übrigen Spektralfarben werden durch den Filter absorbiert. Das durch den Farbfilter scheinende Licht, erscheint als Mischfarbe der durchgelassenen Farben. Man spricht daher auch von subtraktiver Farbmischung. Eine subtraktive Farbmischung können wir beispielsweise bei einer Verkehrsampel beobachten. Im Inneren der Ampel befinden sich nämlich nur weiße Glühbirnen. Erst die verschiedenen Farbgläser lassen die Ampeln in den drei Farben rot, gelb und grün aufleuchten. Auf ähnliche Weise entstehen auch die Farben von Körpern. Undurchsichtige Körper, die von weißem Licht angestrahlt werden, verschlucken ebenfalls einen Teil der Spektralfarben. Die restlichen Spektralfarben streuen sie. Und der Körper erscheint in der Mischfarbe, die sie aus dem gestreuten Licht zusammensetzt. Ein gelber Körper wie zum Beispiel der einer Zitrone absorbiert den blauen bis violetten Anteil des Spektrums. Die gelbe Farbe der Zitrone entsteht aus einer Mischung des nicht verschluckten Farbspektrums. Beleuchtet man die Zitrone nicht mit weißem sondern mit blauem Licht, also in der Farbe, die von der Oberfläche der Zitrone absorbiert wird, so erscheint sie schwarz. Im blauen Licht sind nämlich keine Farben enthalten, die vom Körper der Zitrone gestreut werden könnten. Welche Farben des weißen Lichts beispielsweise von einem Farbfilter absorbiert und welche durchgelassen werden, wird durch das Absorptionsspektrum des Farbfilters bestimmt. Wir können dieses Absorptionsspektrum mithilfe eines Prismas darstellen. Schicken wir beispielsweise weißes Licht gelb gefiltert durch ein Prisma, wird dieses Licht in die Spektralfarben gelb, orange, rot und grün aufgefächert. Wir sehen das Absorptionsspektrum. Filtern wir nun aus diesem Absorptionsspektrum mit einem Cyanfilter auch noch die Rot- und Gelbanteile heraus, bleibt grün als einzige nicht absorbierte Farbe des Spektrums übrig. Durch die Überlagerung mehrerer verschiedener Farbfilter, werden also immer mehr Farben verschluckt. Legen wir schließlich noch ein Magentafilter über den Zyan- und dem Gelbfilter, werden auch die verbliebenen Farbspektren absorbiert. Der gleiche Effekt wie bei den Farbfiltern tritt ein, wenn wir beim Malen Farben aus verschiedenen Farbstoffen mischen. Werden zum Beispiel die Farben gelb und blau miteinander vermischt, so entsteht grün. Durch das Mischen der beiden Farbstoffe werden also mehr Farben verschluckt. Wir sehen nur noch die Mischung aus den gestreuten Spektralfarben. Die in der Farbe gelösten farbigen Körnchen sind dafür verantwortlich, dass die Spektralfarben des weißen Lichts absorbiert oder gestreut werden. Nach dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung funktioniert auch der Tintenstrahldrucker. Mit den flüssigen Farben aus den Patronen für Gelb, Magenta und Cyan werden durch Überlagerungen der transparenten Farbtröpfchen Millionen von Farbtönen auf weißem Papier darstellbar. Schwarz entsteht durch die Überlagerung aller drei Farben. Ist noch eine zusätzliche Schwarzpatrone im Drucker, spart man eine Menge Tinte. Dann muss Schwarz nämlich nicht mehr aus den drei Farben gemischt werden.
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