Weißes Licht als physikalisches Phänomen

Weißes Licht und Farbspektrum

Der große englische Physiker Isaac Newton untersuchte im 16. Jahrhundert als erster systematisch das Sonnenlicht mit einem Prisma aus Glas. Er stellte fest: Farbiges Licht ist im weißen Licht "verborgen".

• Die Lichtbrechung spaltet in einem Prisma weißes Licht in seine unterschiedlichen Spektralfarben auf. Mit anderen Worten: Licht, das Sie als weiß empfinden, setzt sich aus einzelnen Farben zusammen.
• Die Physik dahinter kann so erklärt werden: Licht ist in diesem Fall eine Wellenerscheinung. Weißes Licht setzt sich aus mehren Wellenlängen zusammen, die im sichtbaren Bereich als Farben wahrgenommen werden. Der für den Menschen sichtbare Bereich umfasst (in etwa) die Wellenlängen von 380 nm (violett) bis 790 nm (rot).
• Die Theorie Newtons war zu seiner Zeit stark umstritten, denn die Farbe "Weiß" stand für Reinheit und Vollkommenheit. Dazu passte nicht, dass weißes Licht weitere Farbtöne und sogar das als finster erachtete Violett, in Weiß enthalten sein sollten. Eine historische Kuriosität ist es, dass noch 100 Jahre später Johann Wolfgang von Goethe die Lehre Newtons aufs Heftigste bekämpfte.

Übrigens: Der Regenbogen ist ein bekanntes Naturphänomen. Er zeigt die Aufspaltung des weißen Sonnenlichtes in ein Farbspektrum. Verantwortlich ist die unterschiedliche Brechung der einzelnen Farben in den Regentropfen.

Farbmischungen erzeugen Weiß

• Schon Newton machte zu seiner Lichtzerlegung den Umkehrversuch: Er führte die einzelnen Lichtfarben seines Prismaversuchs mit einer Linse wieder zusammen. Er erhielt Weiß, wie er mit einem Auffangschirm nachweisen konnte. Heute wird diese Art Farbmischung additiv genannt. Sie addieren die einzelnen Farben zu weißem Licht.
• Eine subtraktive Farbmischung nehmen Sie vor, wenn Sie beispielsweise einzelne Farbpigmente aus Ihrem Malkasten miteinander mischen und in den meisten Fällen einen Braunton erzielen.

Beachten Sie: Die Begriffe "additiv" und "subtraktiv" werden stets vom Standpunkt des Lichtes aus gesehen. Bei der additiven Farbmischung mischen Sie Farblichter. Bei der subtraktiven Farbmischung erzielt das Pigment eine Filterwirkung. Mischen Sie mehrere Pigmente, so nehmen Sie immer größere Teile des Farbspektrums weg.

Farbton und RGB

Menschen empfinden Tageslicht als nahezu weiß, Glühlampenlicht als warmweiß und das Licht einer Leuchtstoffröhre als kaltweiß.

• Ziel künstlicher Beleuchtung war und ist es, dem natürlichen Tageslicht so nahe wie möglich zu kommen, bzw. Varianten für bestimmte Arbeits- oder Werbesituationen zu schaffen.
• Tatsächlich lässt sich jeder Farbton, inklusive Weiß und Schwarz, aus nur drei Grundfarben additiv erzeugen. Diese drei Grundfarben werden (ihrer Farbwahrnehmung entsprechend) mit RGB für Rot, Grün und Blau bezeichnet. Jeder Farbton ist durch drei Zahlen bestimmt, die die relativen Leuchtdichten der drei Farbwerte R, G und B angeben, aus der er besteht.
• Normiert werden diese Farbwerte durch eine Festlegung: Für ein Weiß bestimmter Leuchtdichte gilt R = G = B = 1. Den Farbton Gelb erhalten Sie beispielsweise durch die Mischung R = 1, G = 1 und B = 0.
• Durch kleine Spielereien mit dem Blauanteil können Sie unterschiedliche Weißtöne erzeugen. Haben Sie also ein kaltweißes Leuchtmittel gekauft, ist der Anteil B etwas höher, bei einem warmweißen Leuchtmittel etwas erniedrigt.

Historisch erkannte es Newton zuerst: Das als weiß empfundene Tages- oder Sonnenlicht besteht aus einem Farbspektrum. Umgekehrt können Sie mit additiver Farbmischung (also mit farbigem Licht) jeden beliebigen Farbton inklusive Weiß und Schwarz erzeugen. LEDs als Leuchtmittel konnten übrigens ihren Siegeszug erst antreten, als es möglich war, mit LEDs blaues Licht zu erzeugen. Für diese bahnbrechende Erfindung aus dem Jahr 1992 erhielten drei Japaner 2014 den Physiknobelpreis.