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Die subtraktive und additive Farbmischung (Niveau Sek I)


 

Allgemeines über die Farbwirkung eines Körpers

Aus den Physikunterricht wissen wir, dass das sichtbare Licht aus elektromagnetischen Wellen mit einem Spektralbereich von etwa 400 bis 800 nm besteht. Nur diesen Spektralbereich können wir mit dem Auge wahrnehmen, den dieser Spektralbereich "verursacht" den Farbeindruck, den wir  wahrnehmen. Reflektiert beispielsweise ein Gegenstand den gesamten Spektralbereich des sichtbaren Lichtes, erscheint dieser Gegenstand als weiß. Werden nun einzelne Wellenlängen von dem Gegenstand absorbiert, erscheint dieser Körper in einer bestimmten Farbe.


Die subtraktive und additive Farbmischung

Wie eingangs erwähnt absorbieren und reflektieren Gegenstände einen Teil der Spektralbereiches des sichtbaren Lichtes. Der unterschiedliche Farbeindruck eines Gegenstands resultiert daher aus dem Verhalten eines Gegenstandes gegenüber Licht. Ein Gegenstand bzw. Körper absorbiert einen Teil des Lichtes, während der "Rest" reflektiert wird. 

Dieses "Phänomen" ergibt die sogenannte Körperfarbe, so erscheint ein Körper schwarz, wenn der "alle Spektralfarben" absorbiert. Ein Körper der Licht aller Wellenlängen außer dem Spektralbereich Rot absorbiert und daher Rot reflektiert, erscheint dem Betrachter als Rot.Ein Körper erscheint hingegen weiß, wenn alle Spektralfarben reflektiert werden. Hiermit kann auch erklärt werden, dass "weißes Licht" eine Zusammensetzung von Licht unterschiedlicher Farbe ist.

Neben der Körperfarbe können wir mit Hilfe der sogenannten Farbmischung selbst "Farbbilder" herstellen. Dabei gibt es zwei Verfahren, um Farbbilder zu erzeugen, die subtraktive und die additive Farbmischung.

Die additive Farvbmischung

Aus den Einführungskapiteln kennen wir, dass "weißes" sichtbares Licht sich aus verschiedenen Spektralbereichen (auch manchmal als Spektralfarben bezeichnet) zusammensetzt. Mit Hilfe eines Prismas kann man beispielsweise Licht "zerlegen", wobei die Spektralfarben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett "entstehen" bzw. sichtbar werden. Addiert man die Spektralfarben wieder, indem man die Lichtstrahlen auf einer Fläche wieder aufeinander projiziert, so entsteht wird weißes Licht.

Auf diesem Prinzip basiert auch die sogenannte additive Farbmischung. Durch die Mischung ("Addition") von Spektralfarben (elektromagnetische Wellen mit einem bestimmten Spektralbereich) werden diese zu einem Gesamtspektrum addiert. Im einfachsten Fall projiziert man Licht verschiedener Farben auf eine Stelle, wobei sich diese zu einer "neuen Farbe" addieren.

Bei Untersuchungen mit Farbmischungen stellte man fest, dass sich alle Spektralfarben aus den sogenannten Primärfarben Rot, Grün und Blau darstellen lassen. Beispielsweise entsteht die Farbe weiß, wenn die drei Farben Rot, Grün und Blau mit gleicher Intensität übereinander gelagert werden. Daher werden die Farben Rot, Grün und Blau als die Grundfarben der additiven Farbmischung bezeichnet. Durch die Mischung ("Addition") dieser drei Grundfarben ermöglicht es, alle beliebigen Farben zu erzeugen. Das die Farben Rot, Grün und Blau als die Grundfarben herausstellten, liegt daran, dass im menschlichen Sehorgan drei Rezeptoren für das Farbensehen vorhanden sind und diese für die Farben Rot, Grün und Blau empfindlich sind. Daher basiert die additive Farbmischung auf dem Mischen von Licht der drei Primärfarben Rot, Grün und Blau.

Im Rahmen der Untersuchungen an Farbmischungen fand man erstaunliche Phänomene heraus. Die Mischung aus zwei Primärfarben (mit der gleichen Intensität) ergibt eine sogenannte Sekundärfarbe. Gemäß dem Prinzip der additiven Farbmischung gibt es hierbei drei Konstellationen(die drei Sekundärfarben)

  • Rot   + Grün  = Gelb
  • Rot   + Blau   = Magenta (pupur)
  • Grün + Blau   = Cyan (blaugrün)
Die Addition aller Farben ergibt keine Sekundärfarbe, sondern nur weiß
  • Rot + Grün + Blau = weiß
Wie wir nachfolgend bemerken, sind die sogenannten Sekundärfarben (Gelb, Magenta und Cyan) additiven Farbmischung die Primärfarben der subtraktiven Farbmischung.

Die subtraktive Farbmischung

Bei der subtraktiven Farbmischung entfernen wir mit Hilfe eines Filters einen bestimmten Spektralbereich aus dem Licht, das einer Lichtquelle emittiert. Da wird bei dieser Art von Farbmischung "etwas" entfernen, wird dies auch als subtraktive Farbmischung bezeichnet. Einfaches Beispiel zur subtraktiven Farbmischung: Wir nehmen drei (durchsichtige) Farbfolien (blau, gelb und rot) und halten diese übereinander. Diese übereinandergelegten Farbfolien erzeugen einen schwarzen Farbeindruck

Dies lässt sich einfach erklären, nehmen wir eine Farbfolie, so erscheint das Licht mit der Farbe, die durchgelassen wird. Werden nun zwei Farbfolien hintereinander zusammengelegt, so erscheint das Licht durch die Folie mit der Farbe, die von beiden Farbfolien durchgelassen wird. 

Wollen wir nun beispielsweise mit Hilfe von zwei Farbfolien (Farbfilter) Rot erscheinen, benötigen wir Folien, die Grün und Blau absorbieren. Bei Herstellen einer sogenannten subtraktiven Farbmischung erzeugen wir durch verschiedene übereinanderliegende Farbfilter verschiedene Mischfarben (von weißem Licht ausgehend werden durch die Farbfilter bestimmte Farbanteile aus dem Spektralbereich des sichtbaren Lichts "subtrahiert").

Wir eingangs erwähnt, absorbieren Körper Licht eines bestimmten Spektralbereiches und reflektieren den Rest. Diese Körper "subtrahieren" also wie ein Farbfilter bestimmte Spektralbereiche und erzeugen so eine Farbwirkung bzw. Farbbilder. Daher werden die Farben der subtraktiven Farbmischung auch oft als Körperfarben bezeichnet.


Zusammenhang zwischen subtraktiver und additiver Farbmischung

Manchmal hört man, dass die subtraktive und additive Farbmischung nichts miteinander zu tun haben. Dies ist aber nicht korrekt, der Zusammenhang zwischen der subtraktiven und additiven Mischung ist analog der Subtraktion und Addition in der Mathematik. Die Subtraktion ist die Umkehrung der Addition. Dies zeigt sich auch daran, dass die Primärfarben (Gelb, Magenta und Cyan) der subtraktiven Farbmischung den Sekundärfarben der additiven Farbmischung entsprechen.

Dadurch, dass zwischen den Grundfarben der additiven Farbmischung (Rot, Grün und Blau) und den Grundfarben der subtraktiven Farbmischung (Gelb Magenta und Cyan) besteht, können viele physikalische Gesetze bei der Bildung von Farbmischungen angewandt werden.

  • Addiert man Grundfarben der additiven und subtraktiven Farbmischung miteinander, so ergibt sich bei den Mischungen Blau + Gelb (Achtung: man darf hier nicht das Mischen von Farben verwechseln, so ergibt die Farbmischung Blau und Gelb => Grün), Grün + Magenta und Rot + Cyan die Mischfarbe weiß. Daher werden diese Farben zueinander auch als Komplementärfarben bezeichnet. Diese Farben ergänzen sich also zu weiß
  • Die Grundfarben der additiven Farbmischung lassen sich erzeugen, indem man weißes Licht durch zwei Farbfilter "leitet", die zwei subtraktiven Farbmischungen entsprechen. Leitet man beispielsweise weißes Licht durch eine gelb- und magentagefärbte Farbfolie, so erscheint die Farbe Rot



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