Das menschliche Auge unterscheidet über 200 verschiedene Farbtöne und mehr als 20 Sättigungs- und 500 Helligkeitsstufen. Aber erst Licht und ein komplexer Wahrnehmungsvorgang lassen uns Farben sehen.
Licht besteht aus Farben, auch wenn es weiss ist
Egal von welcher Quelle, natürlich oder künstlich, Licht besteht aus elektromagnetischen Wellen. Natürliches Licht nehmen wir als weiss respektive transparent war. Licht setzt sich jedoch aus sogenannten Spektralfarben zusammen. Sie bezeichnen die für das menschliche Auge sichtbaren Farbtöne mit einer Wellenlänge von 380 bis 780 Nanometern. Jede Spektralfarbe hat eine andere Wellenlänge. Fällt weisses Licht durch ein Prisma, brechen sich seine Farben durch die unterschiedlich starke Krümmung und werden sichtbar. Dieses Phänomen zeigt sich auch beim Regenbogen.
Auf die Wellenlänge kommt es an
Das Auge kann nur ein Farbspektrum von 380 bis 780 Nanometern verarbeiten. Kurzwelliges Licht wie UV-Strahlung und langwelliges Licht wie Infrarot befinden sich ausserhalb dieses Spektrums und sind daher für uns nicht sichtbar.
Ohne Licht wäre Gras nicht grün
Fällt Licht auf einen Gegenstand, werden je nach dessen Materie bestimmte Teile des Wellenspektrums reflektiert, andere verschluckt (absorbiert). Abhängig davon, welche Teile das sind, nehmen wir unterschiedliche Farben wahr. Gras beispielsweise erkennen wir als grün, weil es alle Wellenlängen ausser grün absorbiert und nur grün reflektiert. Etwas, das rot und grün reflektiert, nehmen wir als gelb wahr. Dinge, die das Licht einfach durchlassen wie etwa einfaches Glas, also weder reflektieren noch absorbieren, sind für das Auge transparent. Was wir als weiss erkennen, reflektiert nicht einzelne, sondern alle Wellenlängen. Weiss ist deshalb aus physikalischer Sicht genau wie schwarz, eigentlich gar keine Farbe. Fällt Licht auf einen Gegenstand und wird von diesem vollständig absorbiert, sehen wir schwarz.
Das Auge ist ein hochsensibler Fotosensor
Das Auge bedient sich des Prinzips der Mischung von Farben und funktioniert ähnlich wie eine Digitalkamera. Die Linse fokussiert das einfallende Licht. Dieses fällt auf die Netzhaut. Die Iris steuert die Menge des Lichts wie eine Blende. Aber erst spezielle Sinneszellen in der Netzhaut, die Fotorezeptoren, machen das Farbsehen möglich. Man unterscheidet dabei zwischen Stäbchen und Zäpfchen, die sich quasi die Arbeit teilen.
Stäbchen regeln die Helligkeitsunterschiede
Die Stäbchen-Rezeptoren sind für die Wahrnehmung der Helligkeitsunterschiede bis zu einer bestimmten Lichtintensität verantwortlich, kümmern sich also um das Hell-Dunkel-Sehen und sind entscheidend für das Sehen in der Dämmerung und bei Nacht. Dann übernehmen sie mehr und mehr die Regie. In der Dunkelheit arbeiten sie allein, denn die Abwesenheit macht das Farbensehen ohnehin unmöglich.
Ohne Zäpfchen keine Farbe
Die Aufgabe der Zapfen-Rezeptoren ist die Farbwahrnehmung. Sie unterscheiden sich in drei Arten, die auf die unterschiedlichen Wellenlängen reagieren, auf die kürzeren wie blau, die mittleren wie grün oder die längeren wie rot. Weist eine der drei Zapfenarten einen Defekt auf, kommt es zur Farbfehlsichtigkeit. Bekannt ist etwa die Rot-Grün-Schwäche, mit der es nicht möglich ist rot und grün zu unterscheiden. Vor allem im Strassenverkehr wird das wegen der Ampelanzeigen zum gefährlichen Problem. Sind alle Zapfen defekt, spricht man von Farbenblindheit. Statistisch gesehen sind mehr Männer als Frauen davon betroffen.
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