Farbe und Farbmittel

Unterrichtseinheit 13.12008-2010

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:Flammenfärbung

Natrium: Spektrallinie mit Wellenlänge 589 nm

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

• c = f . λ h = 6,626. 10-34 Js

• Emol = A. h . f f = Frequenz c= 2,99. 108 m/s

• λ = Wellenlänge• A = Avogadro-Konst. 6,02. 1023 /mol

Wellen-länge λ= 104 cm

Fernseh-wellen

λ = 1 cmMikro-wellen

λ=700 nmRotλ =400nmViolett

λ=300 nmUV B

λ =5 nmRöntgen-Strahlung

Emol

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

G

B

R

M

C

Y

Absorption und Komplementärfarbe

AbsorbierteWellenlänge

SichtbareKomplementärfarbe

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 : Donatorgruppe• Substituenten mit -M-Effekt : Akzeptorgruppe in den sichtbaren Bereich verschoben werden

π-Elektronen - SystemD A

Absorption Orange II

Orange II –Lösung erscheint in der Farbe: Absorbierter Wellenlängenbereich: Folie 25: Messung mit Spektralfotometer ergibt λ= nmDieser Wellenlänge entspricht eine molare Energie E=Energiedifferen z E (LUMO) – E (HOMO) = Donatorgruppe ist: Akzeptorgruppe ist: