Hat Licht verschiedene Wellen?

Razielruss · Anmeldungsdatum: 24.04.2016 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo
ich beschäftige mich zur zeit mit dem Experiment Interferenz am Gitter und habe dazu folgende frage:
Also wir Menschen sehen ja ab einer bestimmten Wellenlänge die Farbe des Strahles. Das heißt die Farbe Gelb hat seine eigene Wellenlänge so wie Blau Grün etc.
Wenn wir das weiße Licht durch das Gitter strahlen, dann sehen wir ein Farbspektrum, warum?

Meine Ideen:
Ich weiß soviel das es beim Gitter zu einer Beugung kommt. Das heißt aber nur das die Wellen sich entweder auslöschen oder zusammen addiert werden. Das hat aber nichts mit der Wellenlänge zu tun. Die Wellenlänge lässt sich ja nur durch die Frequenz beeinflussen, aber die müsste ja auch unverändert bleiben oder?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7244

Willkommen im Physikerboard!

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Razielruss: Du weißt aber schon, daß weißes Licht keine eigene Wellenlänge hat, sondern nur aus anderen Wellenlängen zusammengesetzt werden kann?

Im einfachsten Fall nimmt man dafür Rot, Grün und Blau (das ist weißes Licht aus Deinem Bildschirm), aber Sonnenlicht z.B. enthält praktisch alle Wellenlängen (mit ein paar Löchern).

Ratielruss · Gast

Ja aber wieso besteht den licht aus mehreren Wellen und nicht nur aus einer? Müssten die Wellen sich nicht zusammen addieren oder sich auslöschen, und zu einer Welle werden?

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7244

Es gibt durchaus monochromatisches Licht, das nur aus einer einzigen Wellenlänge bzw. einem sehr schmalen Band von Wellenlängen besteht. Aber selbst da haben nicht alle Wellen dieselbe Phasenlage! Daher werden sie sich im Mittel weder auslöschen noch verstärken, wie beim Schall ja auch, wo ein Chor ohne Probleme unisono singen kann, und man hört ihn trotzdem.

Sonnenlicht oder auch künstliches Raumlicht besteht aber in der Tat aus vielen verschiedenen Farben, also vielen Wellen, die alle parallel unser Auge erreichen. Sind da die Rot-, Grün- und Blauanteile in einem bestimmten Verhältnis zueinander, nennen wir das Licht dann "weiß".

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Du musst zwischen Farbe des Lichts und Farbe, die Du wahrnimmst unterscheiden.
Das menschliche Auge hat Rezeptoren für blau, rot und grün, wobei das eigentlich schon auch nicht so ganz stimmt: Es gibt Rezeptoren, die eher durch kurzwelliges Licht aktiviert werden und einen entsprechenden Reiz weiter geben (die "blauen" Rezeptoren; "S-Typ"), welche, die eher auf mittlere Wellenlängen (grün; "M-Typ") und welche auf eher große Wellenlängen reagieren (rot; "L-Typ").
Alle drei Seh-Zapfen-Arten haben jeweils ein ganzes Absorptionsspektrum, auf das sie reagieren. Auf manche Wellenlängen reagieren sie stärker, auf andere schwächer, je nach Typ liegt das Absorptionsmaximum an einer anderen Stelle und das komplette Spektrum ist verschoben.
Dabei überschneiden sich diese Spektren auch. Z. B. reagieren sowohl die M-Zapfen auf gelbes Licht (also Licht von einer Wellenlänge, die im gelben Bereich liegt), als auch die L-Zapfen. Wenn das Gelb mehr in Richtung Grün geht (also für Gelb eine relativ kurze Wellenlänge hat), dann absorbieren die M-Zapfen etwas stärker und die L-Zapfen etwas weniger, wenn es eher eine für Gelb relative lange Wellenlänge hat (also ins Rot wandert), dann umgekehrt.

Das Gehirn kann nun die Aktivierungs-Stärke der einzelnen nahe beieinander liegenden Zapfen miteinander vergleichen. Je nach Verhältnis wird daraus der Farbeindruck "berechnet". Wenn es eben so eine Mischung aus L- und M-Zapfen Aktivierung ist, S-Typ Zapfen aber fast gar nicht aktiviert werden, sagt das Gehirn: Das muss Gelb sein!

Allerdings hat das Auge keine Möglichkeit zu unterscheiden, ob es wirklich nur Licht einer Wellenlänge war und deshalb tatsächlich diese einzelne Wellenlänge dann der von Gelb entspricht, oder ob es in Wahrheit grünes und rotes Licht war, das im richtigen Verhältnis gemischt wurde und deshalb genau das selbe Aktivierungsmuster ergibt, wie ein einfaches Gelb auch ergeben hätte. Der Sinneseindruck ist der selbe: man sieht eben Gelb.

Gruß
Marco

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Hallo Marco,

tolle Erklärung. Leider fehlt der Daumen hoch bei den hier verfügbaren nervösen Bildchen.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

@Brillant: Primärfarbe ist Gelb bei der subtraktiven Farbmischung. Wenn Du mit Farbe malst, kannst Du Gelb nicht aus Rot und Grün mischen, sondern Rot und Grün geben eine Art Grau. Bei der additiven Farbmischung ist Gelb dagegen keine Primärfarbe. Rot, Grün und Blau sind die Farben, die nicht aus anderen gemischt werden können. Das hat keinen physikalischen Grund, sondern einen biologischen: Dies sind die Farben, die die Zäpfchen wahrnehmen. Um das mal mit der Sprache von as_string zu sagen: Deren Aktivierungsmuster sind eindeutig der Zusammensetzung des Lichts zugeordnet. Bei Nicht-Primärfarben wie Gelb ist das genau nicht der Fall.
Falls Dir das etwas sagt: Eine Analogie sind reine und gemischte Zustände in der QM.

@franz: Interessante Theorie. Ich bin mir fast sicher, daß sie richtig ist. Auf jeden Fall klingt sie verdammt überzeugend.
Ich denke allerdings, daß bei uns tatsächlich gleichberechtigt neben gefährlich, eßbar, ..., auch Eindrücke für einzelne Farben stehen.

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Jayk · Anmeldungsdatum: 22.08.2008 Beiträge: 1450

Brillant: Ich habe auch schon mit HTML gearbeitet und kenne mich auch einigermaßen mit dem Grafikfunktionen von Qt aus.
Du glaubtest, einen Widerspruch zwischen diesen beiden Aussagen gefunden zu haben:

(1) Gelb ist Primärfarbe
(gültig für subtraktive Farbmischung)

und

(2') Gelb ist aus Rot und Grün mischbar
(gültig für additive Farbmischung)

Andererseits:

(1') Gelb ist keine Primärfarbe
(gültig für additive Farbmischung)

(2) Gelb ist nicht aus anderen Farben mischbar
(gültig für subtraktive Farbmischung)

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

@Jayk: Wie uns allen hier steht auch mir kein Labor für Untersuchungen zur Verfügung.

Deshalb kann ich nur vermuten: Mit Rot und Grün kann man dem menschlichen Auge Gelb vorgaukeln. Wenn ich dieses "Gelb" per Prisma zerlege, kommt vielleicht Rot und Grün, aber kein Gelb zutage.

Interessant für mich als Web-Entwickler: Werden alle Menschen gleichermaßen getäuscht?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg