Zusammenhang zwischen Farbe, Wellenlänge, Frequenz und Energie des sichtbaren Spektrums

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Hanna Gehrig
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1 Zusammenhang zwischen Farbe, Wellenlänge, Frequenz und Energie des sichtbaren Spektrums Farbe, die das menschliche Auge empfindet Wellenlänge [10-9 m] Frequenz [10 14 Hz] Energie [kj/ 1 mol Photonen] Rot ,9 4, Orange , Gelb , Grün ,3 6, Blau ,1 6, Violett ,5 7,

2 Energiestufenmodell Energiestufenmodell Durch Absorption eines Lichtquants, das der Energiedifferenz zwischen HOMO und LUMO entspricht, werden Elektronen angeregt und so vom HOMO und LUMO angehoben. Das Elektron fällt nach wenigen Picosekunden wieder in den Grundzustand zurück. Die Abgabe der Energie erfolgt in Form von Bewegungs- bzw. Schwingungsenergie. Umwandlung von Lichtenergie in Wärmeenergie.

3 Licht und Farbe; Komplementärfarben Farbenkreis Trifft weißes Licht auf einen farbigen Gegenstand, wird ein Teil des Lichtes absorbiert, der restliche reflektiert. Der reflektierte Teil bildet eine Mischfarbe, die sich komplementär zur absorbierten Farbe verhält. Ein blauer Gegenstand absorbiert folglich im gelben Bereich

4 Brechung und Reflektion Trifft eine Welle auf eine Grenzfläche, wird diese zum Ausgangspunkt einer neuen Wellenfront Reflexion: Einfallswinkel und Reflexionswinkel sind gleich, da sich die neue Wellenfront mit der gleichen Geschwindigkeit fortbewegt Brechung: beruht auf einer Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle im zweiten Medium

5 Interferenz Phasendifferenz φ=0: Maximale Verstärkung tritt dann auf, wenn der Gangunterschied ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge beträgt Intensitätsminima treten bei einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge auf.

6 Relative Intensitätsverteilung bei Reflektion unterschiedlicher Schichtdicken Bei Erhöhung der Schichtdicke verschiebt sich das Reflexionsmaxima zu längeren Wellenlängen < 85 nm: Reflexionsmaxima im UV-Bereich Mit zunehmender Schichtdicke entstehen mehrere Reflexionsmaxima 322 nm: Blau 538 nm: rotstichiges Blau

7 Vergleich zwischen einer Perle und Perlglanzpigmenten Perle: Der Glanz entsteht durch mehrfache Reflexion an dünnen Calciumcarbonatschichten Perlmuteffekt: Perlglanzpigmente müssen schichtweise und planparallel im Anwendungsmedium angeordnet sein Lichtbrechung erfolgt dann fast identisch wie bei einer Perle

8 Natürliche Perlglanzpigmente (Fischsilber) Natürliches Fischsilber: % Guanin; 3 25 % Hypoxanthin Kristalle: kleine Blättchen oder längliche Nadeln; 2,5 7,5 nm dick, nm breit, nm lang Erfüllen damit Bedingungen, die an Perlglanzpigmente gestellt werden.

9 Schematischer Aufbau eines Perlglanzpigmentes Aufbau: Meist dreischichtig aufgebaut Zwei Schichten weisen unterschiedliche Brechzahlen auf (n1 n2)

10 Interferenzfarbe in Abhängigkeit von der Schichtdicke Die Interferenzfarbe ist abhängig von der Dicke der Metalloxidschicht Titandioxid-Glimmerpigment: Interferenzfarbe reicht von silbern bis hin zu grün

11 Metalloxid - Glimmerpigmente Die Beschichtung des Glimmers erfolgt neben Titandioxid auch mit Eisenoxid oder in Kombination mit weiteren Farbmitteln (organische oder anorganische)

12 Der Flipflop Effekt Die Farbe des Pigmentes ist abhängig von dem Betrachtungswinkel. Im Glanzwinkel erscheint die Interferenzfarbe des Pigmentes In allen anderen Betrachtungswinkeln ist die Farbe des Untergrundes farbbestimmend Es wirken Reflexion/Interferenzeigenschaften des Perlglnzpigmentes mit den Absorptionseigenschaften des Untergrundes zusammen

13 Kombinationspigmente Kombination von Interferenz-, Reflexions- und Absorptionseffekten Beschichtung eines Titandioxid-Glimmerpigmentes mit Absorptionspigmenten in Form von Nanopartikeln Titandioxidschichtdicke bestimmt Interferenzfarbe und Brillanz Interferenzfarbe und Farbe der Beschichtung stimmen überein Glanzflop Interferenzfarbe und Farbe des Absorptionspigmentes sind annähernd komplementär deutlicher Zweifarbeneffekt

14 Kombinationspigmente Kombination von Titandioxid mit Eisenoxid liefert brillante Goldtöne Belegung des Glimmers erfolgt hier auf unterschiedlicher Weise

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