Wir wissen nun, dass weißes Licht aus allen Farben besteht. Aber wie erhalten Objekte ihre Farbe? Warum sind Rosen zum Beispiel rot? Wenn du eine Idee hast, dann schreibe es in die Kommentare.
Schauen wir uns am Beispiel roter Rosen genauer an, woher ihre Farbe kommt. Wir wissen, dass weißes Licht auf ein rotes Rosenblatt fällt, aber unser Auge eine rote Farbe erkennt. Diese entsteht dadurch, dass bestimmte Stoffe, sogenannte Farbmittel, in der Rose wie ein Filter wirken.
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Die Farben, die herausgefiltert werden, sind die sogenannten Komplementärfarben von Rot. Die Komplementärfarben lassen sich leicht im Farbkreis bestimmen: sie liegen einander direkt gegenüber. So liegt Grün gegenüber von Rot. (Angeberwissen: Komplementärfarbenpaare ergeben zusammen schwarz bei subtraktiver bzw. weiß bei additiver Farbmischung (mehr Informationen zur Farbmischung findest zu in diesem Exkurs).)
Im Falle unserer roten Rose nehmen die Farbmittel in den Rosenblättern also die grünen Lichtwellenlängen auf. Man sagt: „sie absorbieren das grüne Licht“. Dies können wir im unten dargestellten Reflektionsspektrum einer roten Rose beobachten. Die Wellenlängen mit der grünen Farbe haben eine geringere Intensität als diejenigen mit roter Farbe, d.h. die grünen Farbwellen werden absorbiert, die Roten reflektiert und unsere Rosen erscheinen rot.
Die Farbe entsteht also durch die Absorption der Komplementärfarbwellen. Daher kommt der Name Absorptionsfarbmittel. Absorptionsfarbmittel kommen überall in der Natur vor und werden oft auch in abgewandelter Form künstlich hergestellt. In der Natur gibt es chemisch verschiedene Kategorien an Absorptionsfarbmitteln. Dazu zählen:
Anorganische Pigmente: z.B. Eisenoxide in Gesteinen
Organometallische Komponenten z.B. Chlorophyll in Blättern oder Hämoglobin in Blutkörperchen
Organische Komponenten z.B. Karotenoide in Karotten oder Indigo aus der Indigo-Pflanze
Mitmach-Experiment Wasserfarbe
Wir können die Farbmittel aus den roten Rosenblättern herauslösen und unsere eigene Wassermalfarbe damit herstellen. Dafür benötigst du nur eine Schüssel, heißes Wasser und ein paar Rosenblätter. Wie genau der Versuch funktioniert und wie man auch aus Rotkohl, Kurkuma und Kaffee Wassermalfarbe herstellen kann, kannst du in diesem Video sehen.
Nun wissen wir, dass Farben wie das Rot der Rosen entstehen, weil der grüne Teil des Lichts herausgefiltert wird. Aber wie entstehen Weiß und Schwarz? Hast du eine Vermutung? Dann schreibe es in die Kommentare.
Weißes Licht enthält alle Farben, deshalb erscheinen Objekte weiß, wenn alle Lichtwellenlängen reflektiert werden. Man spricht dann von der „Streuung des Lichts“. Im Gegensatz dazu entsteht ein schwarzer Farbeindruck, wenn alle Farbwellen absorbiert werden.
Mitmach-Experiment Licht-Wärme-Übergang
Wenn ein Gegenstand Licht absorbiert, nimmt er dabei Energie auf, die als Wärme spürbar wird. Wir können in einem einfachen Versuch testen, ‚wie viel‘ Licht aufgenommen wird!
Nimm dazu zwei unterschiedlich farbige T-Shirts, am besten ein schwarzes und ein weißes, und lege sie in die Sonne. Nach einer Weile nimmst du die T-Shirts in die Hand. Welches fühlt sich wärmer an? Schreibe es in die Kommentare!
Ergebnis:
Das schwarze T-Shirt fühlt sich am wärmer an, weil es alle Lichtwellenlängen absorbiert; das weiße T-Shirt reflektiert alle Farben und nimmt deshalb weniger Wärme auf.
Anwendungsbeispiel
Absorptionsfarbmittel kommen nicht nur in der Natur vor, sondern sie werden auch industriell eingesetzt, um deine Kleidungsstücke oder deine Buntstifte einzufärben. Wir haben bereits gesehen, dass die Sonnenstrahlung Gegenstände erwärmen kann. Allerdings kann Sonnenstrahlung auch Farben verblassen lassen, indem sie die chemischen Bindungen in den Farbmitteln zerstört. Das passiert ähnlich wie bei unserer Haut bei einem Sonnenbrand. Die hochenergetische UV-Strahlung zerstört die Moleküle in den Farbmitteln. Als Ergebnis verliert das Material seine Farbe.
Das ist nicht nur schlecht für deine gefärbte Kleidung, sondern kann auch gefährlich werden, wenn zum Beispiel Straßenschilder ihre Farbe verlieren und schwerer oder nicht mehr zu erkennen sind.
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Deshalb brauchen wir Farbmittel, die niemals verblassen! Wie und wo du solche Farbmittel finden kannst, erfährst du im nächsten Abschnitt!