Die Spektralfarben des Lichts

Fach Physik

Klasse 8

Autor Joker2017

Veröffentlicht am 29.04.2018

Schlagwörter

Licht Spektrum Farben

Zusammenfassung

Dieses Referat erklärt, dass weißes Licht in verschiedene Spektralfarben zerlegt werden kann. Des weiteren wird die Funktionsweise der Dispersion sowie der Aufbau des Spektrums erklärt. Außerdem wird auch auf die "unsichtbaren" Bereiche Infrarot und Ultraviolett eingegangen.

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Das Licht beinhaltet viele Farben

Wenn über Licht gesprochen wird, so wird zunächst in der Regel weißes Licht angenommen. Doch auch dieses Licht setzt sich aus verschiedenen Farben, den Spektralfarben zusammen. In diese, lässt sich das weiße Licht auch wieder zerlegen, wenn es auf ein durchsichtiges Glasprisma fällt. Hierbei wird das weiße Licht zweimal in die gleiche Richtung gebrochen. Dabei wird das Licht gespreizt. Direkt hinter dem Prisma lassen sich dann bunte Ränder erkennen. In etwas weiterer Entfernung entsteht ein buntes Lichtspektrum auf dem Schirm. Die farbigen Lichter des Spektrums sind die sogenannten Spektralfarben. Das Spektrum sichtbare Spektrum geht von der Farbe Rot, über zu Orange, dann zu Gelb, zu Grün, zu Blau bis hin zu Violett. Das Spektrum ist jedoch an den roten und violetten Rändern nicht zu Ende. Auf der roten Seite folgt im Anschluss an das sichtbare Rot die Infrarotstrahlung und auf der violetten Seite folgt im Anschluss an das sichtbare Violett die Ultraviolettstrahlung. Infrarot und Ultraviolett sind mit dem menschlichen Auge nicht erkennbar.

In mehreren Experimenten untersuchte der englische Physiker Sir Isaac Newton die Entstehung des Spektrums. Aus seinen Ergebnissen leitete er folgende Erkenntnisse ab: weißes Licht setzt sich immer aus den farbigen Lichtern des Spektrums zusammen. Hinter dem Prisma entsteht das Spektrum, weil die farbigen Lichter aufgrund ihrer verschiedenen Wellenlängen, unterschiedlich stark gebrochen werden. Das violette Licht wird hierbei am stärksten abgelenkt, das rote Licht am wenigsten. Außerdem fand Newton heraus, dass sich die Spektralfarben nicht weiter zerlegen lassen. Wenn alle farbigen Lichter gemischt werden, entsteht wieder weißes Licht.

Infrarotstrahlung ist für den Menschen unsichtbar aber aufgrund ihrer wärmenden Wirkung dennoch spürbar. Die Infrarotstrahlung hat erzeugt ein wohliges Wärmegefühl und hat eine heilende Wirkung, da sie durch die Erweiterung der Gefäße die Durchblutung der Haut fördert. Aus diesem Grund findet die Infrarotstrahlung in der Medizin und in der Physiotherapie häufig ihre Anwendung.

Auch Ultraviolettstrahlung ist für den Menschen unsichtbar. Dennoch nehmen viele Menschen die UV-Strahlung wahr, denn sie ist für viele Sonnenbrände verantwortlich. Daher ist es wichtig, sich bei einem Aufenthalt im Freien und unter Sonneneinstrahlung immer ausreichend zu schützen. Dies kann zum einen durch entsprechende lange Kleidung sowie einer Kopfbedeckung und einer Sonnenbrille geschehen, sollte zudem aber auch durch Sonnencremes mit hohem Lichtschutzfaktor getan werden.

Durch den Vorgang der Fluorezenz kann die eigentlich unsichtbare Ultraviolettstrahlung in sichtbares Licht umgewandelt werden. Da der optische Effekt vielen Menschen gefällt, werden sogenannte „Schwarzlichtlampen“ oft in Diskotheken und auf Feiern eingesetzt.

Auch in der Natur ist das Phänomen der Dispersion zu beobachten - an einem Regenbogen. Sonnenlicht fällt auf die Regentropfen und wird dort teilweise gebrochen und teilweise reflektiert. Der gebrochene Teil wird an der Rückwand des Regentropfens reflektiert und tritt größtenteils an der Vorderseite wieder aus dem Regentropfen heraus. Hierbei wird er abermals gebrochen. Durch diese Brechung wird das Sonnenlicht nun in seine Spektralfarben zerlegt.

Farbige Lichter lassen sich mischen. Dies ist das Phänomen der sogenannten Farbaddition. Weißes Licht entsteht, wenn alle Farben aus dem Spektrum miteinander gemischt werden. Weißes Mischlicht entsteht, wenn rotes, grünes und blaues Licht gemischt werden. Wenn nun einzelne Lichter des Farbspektrums gemischt werden, so liegt die daraus resultierende Farbe immer zwischen den beiden einzelnen Farben.

Es ergibt sich:
rotes Licht plus grünes Licht = gelbes Mischlicht
grünes Licht plus blaues Licht = blaugrünes Mischlicht
blaues Licht plus rotes Licht = pupurnes Mischlicht

Die Mischregeln der Farbaddition lassen sich durch das sogenannte Farbsechseck erklären. Zwischen zwei Farben liegt die Mischfarbe. Werden zwei gegenüberliegende Farben gemischt, so entsteht weißes Licht. Eine Farbe ist die Mischung ihrer beider Nachbarfarben. Durch Addition der dritten Farbe ergibt sich die Summe der Lichter rotes Licht plus blaues Licht plus grünes Licht = weißes Licht.

Neben der Farbaddition gibt es auch die Farbsubtraktion - die Körperfarben. Die Farben eines Körpers sind keine körpereigenen Eigenschaften, sondern ergeben sich aus dem Aufeinandertreffen von Licht auf der Körperoberfläche. Wenn Sonnenlicht auf einen bunten Körper fällt, so werden die Spektralfarben teilweise absorbiert und zum Teil gestreut. Die Körperoberfläche nimmt also einen Teil der Spektralfarben weg. Das Licht, welches gestreut wird, mischt sich zu einer Farbe. Diese erscheint uns als die Farbe des Körpers. Wenn ein Körper, welcher im Sonnenlicht blau aussieht, zusätzlich mit gelbem Licht beleuchtet wird, so verliert dieser Körper seine Farbe und erscheint weiß. Die Farbwahrnehmung hängt zudem noch von der Umgebung ab, in der die Objekte und Körper sich befinden.

Zur Verdeutlichung der erklärten Vorgänge und Phänomene eignen sich diverse einfache Experimente. Viele der oben genannten Beispiele werden im Alltag einfach so hingenommen und nicht weiter hinterfragt. Wenn jedoch eine genauere Beschäftigung mit der Thematik erfolgt, so wird schnell die Logik hinter den einzelnen Vorgängen, wie zum Beispiel der Farbaddition und Farbsubtraktion klar. Ein einfaches aber interessantes Experiment ist der Kreisel, bei dem ein roter Fleck braun wird. Für den Versuch werden lediglich ein roter Klebepunkt, eine schwarze Pappscheibe und ein Streichholz benötigt, aus denen ein Kreisel gebastelt wird. Unter Umständen muss das Ganze mit ein wenig Klebstoff fixiert werden. Nach Fertigstellung des Kreisels wird der rote Farbklebepunkt auf die Pappscheibe geklebt. Nun ist der Versuchsaufbau fertig.

Bevor der Kreisel in Rotation versetzt wird, ist es sinnvoll über die Veränderung der Farbe der roten Klebepunktes nachzudenken und die Vermutung aufzuschreiben. Nach Durchführung des Experiments können die Beobachtung und die Zuvor überlegte Theorie miteinander verglichen und Abweichungen erörtert werden.