Warum können Farben gemischt werden? [Duplikat]

Ein "normales, gesundes" menschliches Auge hat zwei Arten von lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut: Stäbchen ("farbenblind", aber in der Lage, geringe Lichtstärken wahrzunehmen) und Zapfen: Zellen, die für verschiedene Bänder empfindlich sind. Siehe diese Abbildung für ihre relative Empfindlichkeit (von http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/vision/colcon.html )

Wenn Sie sich ein Lichtspektrum ansehen, können Sie sich die Reaktion des Auges als Ergebnis des Integrals von vorstellen$\int{I(\lambda)* sensitivity(\lambda)*d\lambda}$für jede der drei Arten von Zapfen. Es sollte sofort ersichtlich sein, dass durch diese Art der Lichtverarbeitung unterschiedliche Spektren (dh unterschiedliche „Farben“) als „gleich“ wahrgenommen werden können. Es wird noch komplizierter, weil einigen Menschen möglicherweise eine oder mehrere Arten von Zapfen fehlen ("farbenblind"), sodass ihre Wahrnehmung einiger Farben insgesamt unterschiedlich sein kann.

Das Obige ist der Grund dafür, dass es schwierig ist, „gutes weißes Licht“ zu erzeugen. Wenn Sie mit einer hellen (heißen) Glühlampe beginnen, beleuchten Sie ein Objekt mit jeder Wellenlänge im sichtbaren Spektrum; aber Leuchtstofflampen (und LEDs) neigen dazu, Licht in "Bändern" zu erzeugen. Daher wird Ihre Wahrnehmung einiger Farben je nach verwendeter Lichtquelle unterschiedlich sein. Dies spiegelt sich normalerweise in dem sogenannten „Farbwiedergabeindex“ der Lichtquelle wider – wobei „100“ für eine perfekte Wiedergabe steht und niedrigere Zahlen ein „klumpiges“ Spektrum anzeigen. Das Auge sieht dies möglicherweise immer noch als "weiß" (weil das Quellenlicht die drei Arten von Kegeln gleichmäßig anregt), aber andere "Farben" erscheinen möglicherweise nicht sehr gut, da sie tatsächlich nicht beleuchtet werden.

Ein Beispiel für die verschiedenen Spektren finden Sie unter http://www.ledsmagazine.com/content/dam/leds/migrated/objects/features/10/2/11/Avnet_Fig2T_22513.jpg

Sie können sehen, dass eine typische Glühlampe in Richtung Rot vorgespannt ist (weil der Glühfaden nicht so heiß wie die Sonne ist - deshalb führen Digitalkameras eine "Weißabgleichskorrektur" durch und haben normalerweise eine Einstellung für "Wolfram-Glühfaden"). Im Gegensatz dazu neigt eine Leuchtstofflampe dazu, mehrere deutliche Spitzen im Emissionsspektrum zu haben – dies sind die Emissionsspitzen der Leuchtstoffe, die verwendet werden, um das im Gas der Röhre emittierte UV-Licht in sichtbares Licht umzuwandeln. Schließlich erreicht die moderne weiße LED-Technologie einen Punkt, an dem ein ziemlich breiter Bereich von Anregungswellenlängen vorhanden ist, was zu einer höheren Farbwiedergabetreue führt.

Wenn Sie sich das Spektrum der Leuchtstoffröhre oben ansehen, würde ein Objekt, das bis auf eine Reflexion in einem schmalen Band bei 570 nm "schwarz" wäre, mit einer solchen Quelle schwarz aussehen, obwohl es orange aussehen sollte. Wenn dasselbe Objekt jedoch bei 545 nm (der Emissionsspitze) reflektierend wäre, würde es hellgrün aussehen. Ein Objekt, das eine Mischung aus "Farben" in diesem engen Bereich war, würde im fluoreszierenden Licht ganz anders aussehen als im Sonnenlicht.

Die Antwort auf Ihre Frage lautet also wirklich - es ist im Auge, nicht im Gehirn.

Die Zellen in unserer Netzhaut, die nach Frequenz (sprich: Farbe) erkennen, erkennen am stärksten in drei leicht unterschiedlichen Bändern, die wir als Rot, Grün und Blau kennen.

Um eine leichte Korrektur vorzunehmen, würde ich sagen, dass eine Glühlampe ziemlich weit von Weiß entfernt ist , also würde ich lieber an einem klaren Tag über Sonnenlicht sprechen. Der Grund, warum Sonnenlicht so weiß erscheint wie beispielsweise eine weiße Taschenlampe aus RGB-LEDs, liegt darin, dass Licht aus beiden Quellen alle Ihre RGB-Netzhautzellen ähnlich und vor allem in ähnlichen Anteilen stimuliert.

Um es ins rechte Licht zu rücken: Eine Glühlampe ist dem Sonnenlicht in der RGB-Verteilung verhältnismäßig sehr ähnlich (siehe Schwarzkörperkurve), außer dass die Frequenzen, die wir mit der Farbe Rot assoziieren, einen stärkeren Beitrag leisten. Kerzenlicht ist ähnlich.

Tageslicht-Fluoreszenzlampen sind viel weißer , aber bei näherer Betrachtung erzeugen diese im Vergleich zu R/G tatsächlich mehr Blau. Eine andere Sache, die bei Nicht-Schwarzkörper-Lichtquellen wie diesen zu beachten ist, ist, dass sie schummeln , indem sie fast keine Lichtausgabe in anderen Frequenzen als RG oder B haben. Ihre Augen können den Unterschied nicht erkennen, weil alle RGB-Zellen stimuliert werden, was genau passiert, wenn natürliches Licht trifft auf diese Zellen.

Keines dieser Lichter würde für eine Honigbiene gleich aussehen, die 4 Arten von Zapfenzellen in ihren Augen hat. Diese zusätzliche UV-Zelle könnte es einer Biene sehr wohl ermöglichen, Sonnenlicht sehr leicht von rekonstituiertem RGB-Licht zu unterscheiden, das von LED-Taschenlampen kommt.

In meiner Antwort auf diese Frage: ( Was ist die Spektralserie der Sonne? ) gebe ich eine sehr detaillierte Antwort darauf, warum das Mischen von Lichtfarben andere Farben erzeugt und wie dies ein reines Ergebnis von Biologie und Evolution ist. Ich tauche auch ein wenig in die Struktur des menschlichen Auges ein und warum eigentlich nur drei Farben notwendig sind, um alle Farben wiederzugeben, die wir sehen können. Es berührt vieles von dem, was Floris geschrieben hat, aber es enthält mehr Bilder und ist etwas mehr für eine Laienerklärung geschrieben.