Quelltext der Seite Spektralfarbe

[[File:Színszóródás prizmán2.jpg|mini|Ein [[Prisma (Optik)|Prisma]] zerlegt „weißes Licht“ in Spektralfarben]]

Eine '''Spektralfarbe''' ist jener [[Farbeindruck]], den ein aus dem [[Lichtspektrum]] ausgewähltes [[monochromatisches Licht]] bestimmter [[Wellenlänge #Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung|Wellenlänge]] bei der [[Farbwahrnehmung]] erzeugt. Sie ist in jedem Farbton die intensivste, mithin ''[[Farbmischung#Reine Farben|reine Farbe]]''.

Das Spektrum des Lichts erstreckt sich über den gesamten [[Visuelle Wahrnehmung|sichtbaren]] Bereich zwischen [[Ultraviolett]] und [[Infrarot]]. Da sich in diesem [[Kontinuum (Physik)|Kontinuum]] von [[Elektromagnetische Strahlung|elektromagnetischer Strahlung]] Licht unterschiedlicher [[Photon|Energie]] theoretisch unendlich fein nach der [[Frequenz #Frequenz von Wellen|Frequenz]] oder der Wellenlänge unterscheiden lässt, gibt es eine unbegrenzte Anzahl von Spektralfarben.

Im täglichen Umgang werden die fließend ineinander übergehenden Farbtöne, wie sie sich bei [[Brechung (Physik)|Brechung]] von Licht durch ein [[Prisma (Optik)|Prisma]] oder im [[Regenbogen]] zeigen, sprachlich nur grob unterschieden benannt. So ist oft nur von wenigen Farben – etwa [[Violett]], [[Indigo (Farbe)|Indigo]], [[Blau]], [[Cyan]], [[Grün]], [[Gelb]], [[Orange (Farbe)|Orange]] und [[Rot]] – die Rede. Das sind oft nicht die reinen Spektralfarben bestimmter Wellenlängen, sondern die eines gleichartigen Farbeindruckes. Es kann sich also auch um Wellenlängengemische handeln, die unterschiedliche Farben enthalten, siehe auch [[Additive Farbmischung]].

== Spektrum {{Anker|Weißlicht}} ==
{| class="wikitable float-right" width="400"
|+ Acht Spektralfarbbereiche des Lichtes
|-
!style="text-align:left"| Farbname
! Wellenlängenbereich
! Frequenzbereich
|- style="background:#8B00FF; text-align: center;"
! style="text-align:left" | violett
| style="color:#FFFFFF" | ≈ 400–425&nbsp;nm
| style="color:#FFFFFF" | ≈ 705–750&nbsp;THz
|- style="background:#6F00FF; text-align: center;"
! style="text-align:left" | indigo
| style="color:#FFFFFF" | ≈ 425–450&nbsp;nm
| style="color:#FFFFFF" | ≈ 670–705&nbsp;THz
|- style="background:#0000FF; text-align: center;"
! style="text-align:left" | blau
| style="color:#FFFFFF" | ≈ 450–475&nbsp;nm
| style="color:#FFFFFF" | ≈ 630–670&nbsp;THz
|- style="background:#00CCCC; text-align: center;"
! style="text-align:left" | türkis
|≈ 475–500&nbsp;nm
|≈ 600–630&nbsp;THz
|- style="background:#00FF00; text-align: center;
! style="text-align:left" | grün
|≈ 500–560&nbsp;nm
|≈ 540–600&nbsp;THz
|- style="background:#FFFF00; text-align: center;"
! style="text-align: left" | gelb
|≈ 560–590&nbsp;nm
|≈ 510–540&nbsp;THz
|- style="background:#FF8000; text-align: center;"
! style="text-align:left" | orange
|≈ 590–630&nbsp;nm
|≈ 480–510&nbsp;THz
|- style="background:#FF0000; text-align: center;"
!style="text-align:left"| rot
|style="color:#FFFFFF"| ≈ 630–700&nbsp;nm
|style="color:#FFFFFF"| ≈ 430–480&nbsp;THz
|}
Das Spektrum (als Begriff der Farblehre) ist die Gesamtheit aller Linien und Banden bestimmter Frequenz in einem Strahlungsereignis. [[Weißlicht|Weißes Licht]] ist im physikalischen Sinne ein aus Anteilen aller Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereichs energiegleich gemischtes Licht und praktisch kaum realisierbar. Meist versteht man deshalb darunter Tageslicht (Sonnenlicht) sowie die Normlichtarten mit ihren unterschiedlichen Farbtemperaturen. Die von einer energiegleichen Lichtquelle erzeugte Farbempfindung heißt exakterweise „unbunt“.

Durch [[Brechung (Physik)|Brechung]] am [[Prisma (Optik)|optischen Prisma]], durch [[Beugungsgitter|Beugung]] an Gittern oder in [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] gelingt es, ''weißes Licht'' in Spektralfarben zu zerlegen. [[Isaac Newton|Newton]] stellte diesen Sachverhalt in seinen ''Opticks'' dar. Er nannte sieben Spektralfarben, nämlich Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo, Violett, ohne ihnen eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich zuzuordnen.

Spektralfarben bzw. monochromatisches Licht können bei geeigneten Emissionsvorgängen auch direkt entstehen (Natriumdampflampe, Laser).

Eine besondere Bedeutung kommt der ''weißen Strahlung'', also der energetisch gleichverteilten Strahlung, in der [[Fotometrie]] und verwandten Gebieten zu. Hier ist die Herausforderung, in einem erforderlichen Wellenlängenintervall diese Eigenschaft möglichst gut zu erreichen.

Für die Messung der [[Farbraum|Augenempfindlichkeitskurve]] ist eine quantenintensitätsgleiche Strahlung erforderlich. Solche Messungen dienen der Ableitung von Normspektralfarbwerten.

== Farbmetrik ==
[[Datei:Chromatizitaet-2-10.png|miniatur|hochkant=1.5|2°- und 10°-Spektralfarbenzug im Vergleich]]
{{Hauptartikel|Farbmetrik}}
Um einen dreidimensionalen [[Farbraum]] darstellen zu können, ist der Farbreiz des Wellenlängenspektrums auf die drei [[Zapfen (Auge)|Zapfentypen]] (Art von farbsensitiven [[Fotorezeptor|Fotorezeptoren]]) abzubilden. Dafür ist ein geeignetes System von Farbvalenzen, den [[Grundfarbe]]n für die Rot-, Grün-, Blauempfindlichkeiten aufzustellen. Die Rechenvorschrift dafür ist mit dem [[CIE-Normvalenzsystem|Tristimulusalgorithmus]] seit 1931 genormt. Notwendige Parameter wurden in späteren Untersuchungen präzisiert und im Prinzip bestätigt. Das Ergebnis in der grafischen Darstellung ist die „Schuhsohlenkurve“ der ''[[CIE-Normvalenzsystem#Die Normfarbtafel|Normfarbtafel]]'', das sogenannte [[Farbart|Chromatizitätsdiagramm]].

Die Spektralfarben liegen auf dem Umfang dieser Fläche. Die Spektralfarben sind also die gesättigsten Farben der jeweiligen dominanten Wellenlänge.

Eine Abhängigkeit der Farbkoordinaten von der Wahrnehmung ergibt sich durch die unterschiedliche Lage des Spektralkurvenzuges, je nachdem ob das 2°-[[Sichtfeld]] oder ein 10°-Sichtfeld benutzt wird. Innerhalb des 2°-Feldes wird auf die Netzhautfläche des „besten Farbsehens“ abgebildet, in der Netzhaut stehen die Zapfen hier am dichtesten beieinander. Im 10°-Sichtfeld nimmt die Dichte der Zapfen schon ab und es tritt die Empfindung der Stäbchen hinzu. Dieses Sichtfeld entspricht einer A4-Fläche im normalen Sehabstand.

== Farbwahrnehmung ==
{{Hauptartikel|Farbwahrnehmung}}
[[Datei:Rechteckspektrum sRGB.svg|miniatur|hochkant=1.5|Rechteckiger Ausschnitt aus dem sichtbaren Spektrum]]
[[File:Spectral_color_in_broken_ice_02.JPG|mini|[[Irisieren|Irisierende]] dünne Risse in Eis, die bei weißer Beleuchtung Mischfarben erzeugen]]
Die [[Zapfen (Auge)|Zapfenzellen]] in der menschlichen [[Netzhaut]] (sowie auch anderer Lebewesen) besitzen je nach Typ unterschiedliche Empfindlichkeitsspektren, die bestimmte Bereiche des empfangenen Lichtspektrums abdecken. Die Verarbeitung der von den Zapfen stammenden Signale wandelt das empfangene Licht der verschiedenen Spektralbereiche und Intensitäten in wahrgenommene Farben um. Da die Gewichtung der Spektralanteile von den Wahrnehmungsbereichen der Zapfentypen abhängt, ist auch die Farbwahrnehmung direkt davon abhängig. Jegliches Licht reizt stets 2 Zapfentypen, da sich die Bereiche der Zapfentypen überschneiden, werden bei jeder Wellenlänge Lichtreize wahrgenommen.

Der Spektralfarbenzug nach CIE wird in der [[CIE-Normvalenzsystem#Die Normfarbtafel|Normfarbtafel]] mit der [[Purpurgerade]]n ergänzt, die nur Mischfarben enthält. Purpurtöne sind keine Spektralfarben. Jene werden nur bei gemischter Wahrnehmung von kurz- und langwelligem Licht gesehen. Im CIE-Diagramm entspricht den Purpurtönen mit höchster Sättigung diese Purpurgerade. Alle nicht spektralen Farben sind Mischfarben.

Die menschliche Farbwahrnehmung bei Tagessehen ([[Photopisches Sehen]]) ist auf drei Rezeptortypen für kurze, mittlere und lange Wellenlängen begrenzt. Manche Tiere, zum Beispiel Vögel, besitzen vier Farbrezeptoren. Dadurch können sie mehr Farben als ein Mensch unterscheiden. Andere Tierarten, wie Hunde, besitzen nur zwei Typen von Farbrezeptoren.

Am langwelligen [[Rot|roten]] Ende des sichtbaren Spektrums grenzt der Bereich des unsichtbaren [[Infrarot]] an. Durch den stetigen Übergang in der Empfindlichkeit auf reizende Wellenlängen ist diese Grenze fließend (zwischen 720&nbsp;nm und 830&nbsp;nm) und unterliegt individuellen Schwankungen. Dies wird im Wesentlichen durch den chemischen Aufbau des [[Rhodopsin]]s (Sehpurpurs) bestimmt. Der wahrgenommene Farbton ändert sich ab 650&nbsp;nm nur geringfügig.

Der infrarote Bereich des Spektrums wird auch als [[Wärmestrahlung]] bezeichnet. Die Wärmewirkung wird von Menschen durch [[Thermorezeptor]]en wahrgenommen, die jedoch nur nahe der Hautoberfläche vorhanden sind. Die Eindringtiefe der Strahlung ist wellenlängenabhängig. Während kurzwelliges Licht bereits an der Hautoberfläche in der Melaninschicht absorbiert, während nahe Infrarotstrahlung einige Millimeter in den Körper eindringt. Dadurch kann es zu unbemerkten Verbrennungen durch nahinfrarote Strahlung kommen.<ref>https://www.rotlichtlampe.com/verbrennungen/ Verbrennungen durch Rotlichtlapen, Mitteilung der GFDK Gesellschaft für digitale Kaufberatung mbH, abgerufen am8. Nov. 2021</ref>

Am kurzwelligen [[Violett|violetten]] Ende des sichtbaren Spektrums, bei Wellenlängen ca. <380&nbsp;nm, grenzt der Bereich des [[Ultraviolett]] an. Diese Wellenlängen rufen keine Reizung der menschlichen Rezeptoren hervor, deshalb ist ultraviolettes Licht unsichtbar. Aus dem gleichen Grund wie am infraroten Ende des Lichtspektrums ist die Sichtbarkeit der Strahlung zwischen 360&nbsp;nm und 410&nbsp;nm individuell und altersbedingt Schwankungen unterlegen, noch stärker als im infrarot-nahen Bereich. Die Pigmentierung der Hornhaut spielt hier eine große Rolle. Außerdem verfärbt sich mit zunehmendem Alter die Linse gelblich, wodurch kurzwelliges Licht stärker gefiltert wird.

Bei Operation des [[grauer Star|grauen Star]] ist nach Entfernung der getrübten Linse die Filterwirkung beseitigt ([[Aphakie|aphakisches Sehen]]), was zu einer ausgeprägten Verbesserung der Wahrnehmung kurzer Wellenlängen führt, die auch nach Einsetzen der aus Kunststoff gefertigten [[Intraokularlinse]] erhalten bleibt.

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* [[John Walker (Programmierer)|John Walker]]: [http://www.fourmilab.ch/documents/specrend/ ''Color rendering of Spectra''.] (englisch)

== Einzelnachweise und Anmerkungen ==
<references />

{{Hinweis Farbdarstellung}}

[[Kategorie:Optik]]
[[Kategorie:Spektroskopie]]
[[Kategorie:Farben]]