Dispersion und Farbmischung

Im Vakuum beträgt die Lichtgeschwindigkeit ($c_0$) rund $3\cdot 10^8$ m/s. In Stoffen ist sie kleiner und hängt von deren optischer Dichte ab. Das ist aber noch nicht die ganze Wahrheit. Die Lichtgeschwindigkeit in Stoffen hängt nicht nur von deren Beschaffenheit ab, sondern auch von der Wellenlänge des Lichts. Sehen wir uns dazu einmal die Sache mit dem Prisma genauer an.

Du siehst, dass das blaue Licht am stärksten gebrochen wird und das rote am schwächsten. Das

Weil die einzelnen Farben im Glas eine unterschiedliche Geschwindigkeit haben, kommt es zu einer Aufspaltung des weißen Lichts. Je größer der Brechungswinkel ß, desto schwächer die Brechung.

Brechungsgesetz besagt aber: Je größer die Geschwindigkeit im Glas (c2), desto größer sin/3, desto geringer die Brechung. Das bedeutet, dass sich rotes Licht im Glas am schnellsten bewegen muss und blaues am langsamsten (F8). Diese Abhängigkeit der Wellengeschwindigkeit von der Wellenlänge nennt man Dispersion.

Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Geschwindigkeit (bzw. Brechzahl) für drei Glassorten. Der Wert für Quarzglas in der Tab. gilt nur für 600 nm.

Wenn man also die Brechzahl eines Stoffes ganz exakt angeben will, muss man auch die Wellenlänge dazusagen, für die dieser Wert gilt. Obwohl die Geschwindigkeitsunterschiede nur wenige Prozent ausmachen, kommt es trotzdem zu diesen prächtigen Farberscheinungen. Beim Regenbogen ist es ganz ähnlich wie beim Prisma. Wenn du das nächste Mal einen siehst, dann denkst du vielleicht daran, dass dieses imposante Schauspiel nur deshalb möglich ist, weil sich die Farben im Tropfen unterschiedlich schnell bewegen.

• Regenbogen

Wenn man weißes Licht aufspaltet, erhält man das Spektrum aller Farben. Das bedeutet natürlich umgekehrt, dass man beim Vereinigen dieser Farben wieder weiß bekommt. Aber man braucht nicht einmal das ganze Spektrum dazu, es genügen rot, grün und blau. Das liegt daran, dass es in unserer Netzhaut für das Farbsehen drei Typen von Zäpfchen gibt, die jeweils auf eine dieser Farben reagieren. Wenn an einer Stelle der Netzhaut alle drei Typen gereizt werden, dann empfindest du das als weiß.

Die relative Empfindlichkeit der drei Typen von Zäpfchen auf der Netzhaut.

Das nutzt man unter anderem bei Fernseher und PC-Monitor aus (F11). Deren Schirme bestehen aus hun-derttausenden roten, grünen und blauen Leuchtpunkten. Die Punkte sind so winzig, dass du sie auch aus der Nähe kaum einzeln wahrnehmen kannst. Weil sich hier Lichtwellen überlagern, also quasi addieren, spricht man von additiver Farbmischung. Man kann diese Punkte aber nicht nur ein- oder ausschalten, sondern auch deren Intensität variieren. Auf diese Weise lassen sich auf jedem normalen PC mindestens 16,7 Millionen Farbschattierungen erzeugen!

Additive Farbmischung bei Fernseher und Monitor. Es sind nur Mischungen dargestellt, bei denen die Punkte gleiche Intensität haben. Die Quadrate sind starke Vergrößerungen eines Fernsehschirms, der diese Farben darstellt. Weiß erhält man, wenn alle drei Punktarten leuchten.