Farbe und Farbmittel
Unterrichtseinheit 13.1
Farbe
Farbe ist ein Sinneseindruck, der in unserem Gehirn entsteht. Sie hat einen
wesentlichen Einfluss auf unsere Wahrnehmung und unsere Gefühle. Sie
kann auch therapeutisch zum Heilen eingesetzt werden. Die Farbe Rot wirkt
zum Beispiel auf unseren Organismus anregend, während die Farbe Grün
eher beruhigend wirkt. http://www.seilnacht.com/Lexikon/Start.htm
Farbwahrnehmung
Farbe existiert in der Natur eigentlich gar nicht, sie wird erst durch
unsere Sinnesorgane oder genauer durch das Gehirn als Farbeindruck
erzeugt. Das Licht wird auf der Netzhaut des Auges als Farbreiz
wahrgenommen und im Gehirn zu einer Farbempfindung (bzw.
Farbeindruck) verarbeitet.
http://www.seilnacht.com/Lexikon/Start.htm
Farbwahrnehmung in Stäbchen und Zäpfchen
Es existieren zwei verschiedene Sorten von Sinneszellen. Die
Stäbchen sind für das Hell-Dunkel-Sehen zuständig, die Zapfen für
das Farben-Sehen. Von den Zapfen gibt es drei Sorten, die jeweils auf
eine bestimmte Wellenlänge des Lichts ansprechen:
Zäpfchen
•
1. rotempfindliche, langwellig empfindliche (L-Zapfen)
2. grünempfindliche, mittelwellig empfindliche (M-Zapfen)
3. blauempfindliche, kurzwellig empfindliche (K-Zapfen)
Chemie des Sehvorgangs
In den Sehsinneszellen befindet sich ein rötlicher Farbstoff, der Sehpurpur (Rhodopsin). Fällt ein
Lichtimpuls auf das 11-cis-Retinal, sendet es einen elektrischen Impuls an die Nervenzellen, welche
diesen an das Gehirn weiterleiten. Dabei zerfällt das 11-cis-Retinal innerhalb einer Tausendstel
Sekunde in das Zwischenprodukt Opsin und in ein langestrecktes Molekül (All-trans-Retinal). Die
Rückverwandlung (Retinal-Isomerase) in das ursprüngliche Retinal erfolgt langsam in mehreren
Schritten und kann bis zu einer halben Stunde dauern. Aus diesem Grunde wird man geblendet,
wenn man schnell von einem dunklen Raum in einen hellen gelangt.
http://www.seilnacht.com/Lexikon/Start.htm
Farbwahrnehmung Übersicht
Farbe = Sinneseindruck, der im Gehirn entsteht
Licht-Entstehung
Licht-Entstehung
Natrium: Spektrallinie mit Wellenlänge 589 nm
Natrium:Flammenfärbung
Licht-Entstehung
Spektrum des Calciumatoms
LED-Spektren
Absorption in der Atmosphäre
Licht als elektromagnetische Welle
Elektrisches Feld (E, blau) und magnetisches Feld (B, rot) einer sich nach
rechts ausbreitenden in vertikaler Richtung linear polarisierten Welle entlang
der Ausbreitungsrichtung für einen bestimmten Zeitpunkt, λ ist die
Wellenlänge. Rechts der Blick entgegen der Ausbreitungsrichtung: E, B und
der Wellenvektor k stehen senkrecht aufeinander und bilden in dieser
Reihenfolge ein Rechtssystem.
Licht als Teilbereich aller el.-magn. Wellen
Licht
Energie elektromagnet.Wellen
• Es gilt : E = h . f
h = Plancksches Wirkungsquantum
•
•
•
•
h = 6,626. 10-34 Js
f = Frequenz c= 2,99. 108 m/s
λ = Wellenlänge
A = Avogadro-Konst. 6,02. 1023 /mol
c=f. λ
Emol = A. h . f
Wellenlänge
Emol
λ= 104 cm λ = 1 cm
Fernseh- Mikrowellen
wellen
λ=700 nm
λ =5 nm
Rot
λ=300 nm Röntgenλ =400nm UV B
Strahlung
Violett
Absorption bei Polyenen
Absorption beim Ethen
… beim Butadien
..beim Hexatrien
Absorption im Farbstoffmolekül
•
•
•
Einfallende elektro-magn. Wellen der Wellenlänge …werden absorbiert
Ein Elektron wird vom HOMO ins LUMO angehoben
Vom einfallenden Weißlicht wird die komplementäre Lichtfarbe sichtbar
217nm
Butadien
Hexatrien
Octatetraen
Decapentaen
Absorption bei Polyenen
•
Je länger das Doppelbindungssystem, desto größer die Wellenlänge des absorbierten Lichts
Absorption bei Phenylpolyenalen
Absorption/Remission
http://www.farbmetrik-gall.de/spezkap/addisub/index.html
Lichtfarbe
• Additive Farbmischung bei selbstleuchtenden Lichtquellen
• Drei Primärfarben Rot, Grün und Blau : "RGB-Farbsystem"
Körperfarbe
• Farbige Erscheinung von Objekten
• Durch Mischung von Cyan-,Magenta-,Yellow Farbpulvern( CMY-System) entsteht durch subtraktive
Farbmischung eine Körperfarbe
Komplementärfarben
• Farben, die auf dem Farbenkreis gegenüber stehen
• Ergänzt eine andere RGB- Farbe/Lichtfarbe zu Weiß,
• ….. eine andere CMY-Farbe/Körperfarbe zu Schwarz
Y
R
G
M
C
B
Absorption und
Komplementärfarbe
Absorbierte
Wellenlänge
Sichtbare
Komplementärfarbe
Grundstruktur eines Farbstoffs
•
Als Chromophor (griech. Farbträger) bezeichnet man den Teil eines organischen
Farbstoffmoleküls, in dem ein System aus konjugierten Doppelbindungen enthalten
ist. Dabei muss das Absorptionsspektrum der Gruppe selbst noch nicht unbedingt im
sichtbaren Bereich liegen, es kann aber über
•
Substituenten mit +M-Effekt :
•
Substituenten mit -M-Effekt
Donatorgruppe
: Akzeptorgruppe
in den sichtbaren Bereich verschoben werden
D
π-Elektronen - System
A
Absorption Orange II
Orange II –Lösung erscheint in der Farbe:
Absorbierter Wellenlängenbereich: Folie 25:
Messung mit Spektralfotometer ergibt λ=
nm
Dieser Wellenlänge entspricht eine molare Energie E=
Energiedifferen z E (LUMO) – E (HOMO) =
Donatorgruppe ist:
Akzeptorgruppe ist:

Farbe und Farbmittel