weißes Licht Wellen verschiedener Wellenlänge Spektrum

Physikalisch:

Farben sind keine physikalischen Größen.

Veränderung in der Verteilung der Amplituden

Eindruck von Farben

Absorption Transmission Reflektion

Experiment zum Farbeindruck in unterschiedlicher Umgebung

4.5 Farben

Experiment mit Filtergläsern

k u rz w e llig

la n g w e llig

m itte lw e llig

4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 n m

%1 0 0

5 0

0

Normierte Absorption

Zäpfchen

Farbempfindlichkeit des Auges

3 Wellenlängen = 3 Grundfarben Farbeindruck

Farbmischung

Simulation

Experiment

Photometrie

additive Farbmischung

subtraktive Farbmischung

quantitative Beschreibung durch Vektoren

innere FarbmischungP rim ärfarbe ro t

P rim ärfarbe b lauM isch ung

R

B

S chw arzpun k t

M

M

Einheitsvektor: Farbwert

Länge des Vektors:Farbwert

blauMrotM eBeRM

S

RB

R

B

C

C

C

äuße re F a rb m ischun g

äußere Farbmischung

blauCrotC eBeRC

rotCblauC eReBC

Farbvalenz

Additive Farbmischung

S chw arzpun k t

P rim ärfarben

Fb lau

g rün

ro t

BR

G

r

g

b

F

r

gb

F

F

F

W e iß p u n k t

Konstruktion eines Farbdreiecks

0,2 0,4 0,6 x

0,2

0,4

0,6

0,8

y

700nm

546nm

435nm

Komplementärfarben:grün/blau mit gelb/rot

Weißvalenz:

weiß grau schwarz

Farbdreieck

Farbfehlsichtigkeit

Lichtausbreitung ist Energietransport. „Lichtmenge“ in Energieeinheiten messen, bezogen auf den Raum der Ausbreitung:z.B. Energiedichte [J/m3] oder Intensität (Leistung/Fläche) [W/m2]

Verschiedene Standpunkte:1. Charakterisierung der Quelle2. „Lichtmenge“ am Empfänger

L a m p eD e te k to r

K ü v e t teF lü s s ig k e it

x x

II

1 2

1 2

Schwächung des Lichtes auf dem Weg durch Absorption und Streuung, zusammen Extinktion

IxI xeII 0 Lambert-Beersches-Gesetz

Extinktionskoeffizient

Reichweite der Strahlung entspricht Abfall 1/e = 1/2,718... = 0.357... mR1

Beispiel: H2O bei 770 nm (rot) R = 0,42 m

4.6 Photometrische Größen

Beispiel: Stapel von Farbglasfiltern FilterfürFaktor1

2 12 xxeI

I

Anfang321Ende IFilterFilterFilterI

angepaßt an Empfindlichkeit des Auges

Energiegrößen Lichtgrößen

Größe Symbol Einheit Definition Einheit Symbol GrößeStrahlungsstrom Watt W Lumen lm vis LichtstromStrahlstärke IE

sr

W

I cdsr

lm

Candela

Ivis Lichtstärke

Strahldichte LE2msr

W

strA

IL 2m

cd Lvis Leuchtdichte

Bestrahlungsstärke„Intensität“

EE2m

W

empfAE

2m

lm=Lux lx

Evis Beleuchtungsstärke

Quelle

Empfänger

physikalischphysiologisch

Strahlung in einen Raumwinkel Teil eines Kugelsegmentes

cos strstr AA

Fläche einer Einheitskugel 4 m2

1 Steradiant = 1sr = 1/4der Einheitskugel

oder 1 m2 auf Einheitskugel

Photometrie

A

A

A

e m p f

s tr

s tr

Radiometrie

Fläche ergibt Raumwinkel

je nach adaptiertem Auge

0

20

40

60

80

10 0

40 0 50 0 60 0 70 0 nm

no rm ie rte S ka la

Tageslich t

Tran sm is-s io nsg rad

ph o top isch

sko top isch

Verbindung zwischen Energiegrößen und Lichtgrößen

bei = 555nm photopisches Maximum

Alle andere Größen: Lichtstrom, Leuchtdichte und Beleuchtungsstärke

berechenbar durch Geometriefaktoren

Welche physikalische Quelle erzeugt1 cd bei = 600nm?

Empfindlichkeit, Helligkeitskurven

= Lichtstärke 1 Candela cdsr

W

683

1Strahlstärke

Bewertung unabhängig von Adaption des Auges definiert

Welche Lichtstärke hat eine Quelle mit

sr

W

683

1 bei 507nm für ein dunkel adaptiertes Auge?

sr

W

683

2 photopisch

Wichtung bei 555nm 0,4 und Wichtung bei 507nm 1,0 1/0,4 cd = 2,5 cd

Quelle Leuchtdichte cd/m2

Sonne 1,5∙109

Nachthimmel 1∙10-3

Glühlampe, mattiert bis 3∙105

Quelle Lichtstrom lmGlühlampe 25W 215Leuchtstofflampe 25W 1350

Beispiele von Beleuchtung

Umgebung Beleuchtungstärke lxheller Sonnenschein 5500 bis 70000Tageslicht bedeckt 900 bis 2000Arbeitsplatz für grobe Arbeit 50 bis 100Arbeitsplatz für sehr feine Arbeit 1000 bis 4000

Beleuchtung heller Sonnentag im Sommer und im Winter?

Beispiele von Lichtquellen:

Hyper-Physics-Vision