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Lichtspektrum - Spektralfarben

Licht ist der Teil der elektromagnetischen Strahlung, den wir mit den Augen sehen können. Das Lichtspektrum, also die Wellenlängen des sichtbaren Lichts, liegt zwischen 380 Nanometer und 780 nm. Je kürzer die Wellenlänge, um so höher die Frequenz, und um so höher die Energie, die ein Lichtquant in sich trägt (sog. Photonenenergie). Blaues Licht hat mehr Photonenenergie als rotes.

Lichtspektrum Lichtspektrum

Schon seit der Antike sind Beschreibungen des Regenbogens bekannt. Aber der erste, der ein Prisma benutzte, um weißes Sonnenlicht aufzubrechen und so das Lichtspektrum sichtbar zu machen (sog. Spektralfarben), war Isaac Newton - zumindest der erste, der das wissenschaftlich dokumentiert hat.

Lichtspektrum durch Prisma Lichtspektrum durch Prisma

Farben

Die Wellenlängen der Hauptfarben sind:

Violett ca. 380 bis 430 nm  
Blau ca. 430 (Ultramarinblau) bis 490 nm (Preußischblau)  
Grün ca. 490 bis 570 nm  
Gelb ca. 570 (grün-gelb) bis 600 nm (orange-gelb)  
Orange ca. 600 nm bis 640 nm  
Rot ca. 640 nm (orange-rot) bis 780 nm (Krapp-Rot)  

Sehen (Auge)

Farbensehen
Farbensehen

Dass wir überhaupt Licht überhaupt sehen können, hängt mit unseren Augen zusammen. Das sind Sinneszellen, die sich im Laufe der Evolution so entwickelt haben, dass sie physikalische Kräfte aus unserer Umgebung so umwandeln könenn, dass wir sie im Gehirn verarbeiten können. Das menschliche Auge hat dafür vier verschiedene Sinneszellen, die jeweils bei unterschiedlichen Wellenlängen bzw. bei unterschiedlicher Lichtintensität "aktiviert" werden. Mehr dazu siehe "Auge: Aufbau und Funktionsweise".

Farben sehen: Wellenlängen (Zapfen) Farben sehen: Lichtempfindlichkeit der Zapfen (Fotorezeptoren)

Tageslicht - Lichtspektren

Das Lichtspektrum unterscheidet sich je nach Lichtquelle stark. Das gilt für Tageslicht ebenso wie für künstliche Lichtquellen. Im Folgenden ein paar unterschiedliche Lichtspektren:

Lichtspektrum Tageslicht (Durchschnitt) Lichtspektrum Tageslicht (Durchschnitt)

Allerdings ist die Verteilung der Strahlung über den Tagesverlauf gesehen unterschiedlich. Das liegt vor allem an der unterschiedlichen Brechung des Lichtes in der Atmosphäre: morgens und abends ist der Einfallwinkel ein anderer als Mittag. Morgens und Abends überwiegt der langwellige Teil des Lichtspektrums:

Lichtspektrum von Tageslicht am Morgen und Abend Lichtspektrum von Tageslicht am Morgen und Abend

Mittags dagenen steht die Sonne oben am Himmel und die Strahlung kann die Atmosphäre mehr oder weniger ungebrochen durchdringen. Dann überwiegt der kurzwellige Teil des Lichtspektrums:

Lichtspektrum von Tageslicht am Mittag Lichtspektrum von Tageslicht am Mittag

UV-Strahlung

Die Ultraviolette Strahlung ist kurzwelliger als Blau bzw. Violett. Manchmal wird fä#lschlicherweise von "UV-Licht gesprochen, was nicht ganz korrekt ist, weil UV-Strahlung eben nicht für den Menschen sichtbar ist (für eine Reihe von Tieren allerdings schon (Bienen, Fledermäuse etc.) Da die UV-Strahlung energiereicher ist, ist sie schädlich für den Menschen. Das UV-Licht dringt in die Hautschichten ein und kann dort chemische Prozesse auslösen. Das geht von rascher Alterung der Haut (v.a. durch Absterben von Kollergenen) bis hin zur Veränderungen im Erbgut (UVB-Strahlung). Daher ist besonders im Sommer darauf zu achten, die Haut durch Sonnencreme gut zu schützen bzw. direktes Sonnenlicht zu meiden.

Ultraviolette Strahlung - UV-Strahlung Ultraviolette Strahlung - UV-Strahlung

Das gilt natürlich auch für das Auge: der energiereiche Blauanteil dringt ebenfalls tief ins Auge ein und verursacht dort mehr "Arbeit" als gewöhnlich. Eine Sonnenbrille, die den größten Teil des Blau-Lichtes herausfiltert, schützt nicht nur die Augen, sondern entspannt auch. (Siehe Brillen-Sehhilfen.de: UV-Strahlung).

Lichtspektren von künstlichen Lichtquellen

Neben dem Tageslicht kann man viele künstliche Lichtquellen, vorrangig Lampen bzw. Leuchtmittel nutzen. Selbst wenn man nicht genau versteht warum, so bemerkt man im Alltag allerdings meist sehr deutlich, dass es Unterschiede gibt. Diese sind vorrangig durch die unterschiedlichen Lichtspektren gegeben.

So ist Halogenlicht verhältnismäßig "weich" und angenehm, weil es überwiegend den langwelligen Rotbereich abdeckt.

Lichtspektrum von Halogen-Licht Lichtspektrum von Halogen-Licht

Das führt allerdings dazu, dass das Licht weniger Kontraste erzeugt und meist etwas schummerig wirkt.

Wesentlich "heller" und "kontrastreicher" wirkt LED-Licht (Licht Emittierende Diode). Das liegt an dem verhältnismäßig hohen Blau-Anteil dieses Lichtes. Es ähnelt dem Mittagslicht der Sonne:

LED-Lichtspektrum (kalt) LED-Lichtspektrum (kalt)

Dieses LED-Licht wird inzwischen auch verstärkt in Autos genutzt, da diese nachts und bei Dämmerung besser gesehen werden - und weil es als Lichtquelle einfach heller und kontrastreicher wirkt. Das hat allerdings den Nachteil, dass entgegenkommende Fahrzeuge nicht selten davon geblendet werden. Da das vor allem auch Brillenträger beschäftigt, werden inzwischen spezielle Autofahrerbrillen entworfen, deren Beschichtungen einen Teil des Blau-Lichtes herausfiltern. Aber vorsicht: wenn der gesamte Blauanteil herausgefiltert würde (wie bei einer Sonnenbrille oder sog. Blau-Filter-Brillen), dann ist man im Blau-Bereich fast blind. Eine Kind mit blauer Kleidung würde man nachts nicht sehen können.

Da dieses LED-Licht von vielen als "kalt" und "ungemütlich" wahrgenommen wird, hat die Industrie inzwischen Leuchtdioden entwickelt, deren Lichtspektrum weniger Blauanteil und mehr Rot-Anteil enthält:

LED-Lichtspektrum (warm) LED-Lichtspektrum (warm)

Farbtemperatur

Die Farbtemperatur ist ein Maß, um einen jeweiligen Farbeindruck einer Lichtquelle quantitativ zu bestimmen. Die Einheit der Farbtemperatur ist ° Kelvin (K). Daraus wird das Mired (=MK−1) als das Millionenfache des Kehrwertes der Kelvin-Angabe abgeleitet.

Farbtemperatur Farbtemperatur in Kelvin

Die Farbtemperatur ist definiert als die Temperatur eines Schwarzen Körpers, des sogenannten Planckschen Strahlers, die zu einer bestimmten Farbe des Lichts gehört, das von dieser Strahlungsquelle ausgeht. Konkret ist es die Temperatur, deren Lichtwirkung bei gleicher Helligkeit und unter festgelegten Beobachtungsbedingungen der zu beschreibenden Farbe am ähnlichsten ist. Quelle: Wikipedia

Fazit: Lichtspektrum ist wichtig

Licht ist nicht gleich Licht. Das Lichtspektrum ist ein wichtiges Kriterium für die "Qualität des Lichts". Man sollte die "Kraft des Lichts der Sonne" nicht unterschätzen und sich entsprechend schützen - oder sie nutzen. Bei künstlichen Leuchtmitteln gilt: Je nach dem, wofür das Licht gebraucht wird, sollte man das geeignete Licht einsetzen.

Ressourcen / Quellen

Siehe auch