Einblicke in ein W-Seminar Farben

Transkript

1 Einblicke in ein W-Seminar Farben Lehrerfortbildung Bayreuth, StR Dr. Michael Bail Gymnasium Fränkische Schweiz, Ebermannstadt/ Bayerischer Philologenverband 1

2 Inhalt Farbwahrnehmung RGB-Displays Biologische Displays CMYK-Druck / RGB- Druck Regenbogen Spektroskopie W-Seminarthemen Loriot 2

3 Sehsinn des Menschen Rel. Empfindlichkeit der Zapfen im menschl. Auge Quelle: Wikipedia Additive Farbmischung 3

4 RGB-Displays LCD-Monitor (Quelle: Wikipedia) 4

5 RGB-Farbwürfel (additive Farbmischung) 5

6 RGB-Displays Einstellung der Farbe bei selbstleuchtenden Displays über unterschiedliche Helligkeit der drei Grundfarben RGB in jedem Pixel Auf Blatt Papier (nicht selbstleuchtend) nicht einfach möglich (evtl. über Kontrolle der Klecksgröße/-ort, technisch schwierig...) 6

7 Biologische Displays Beispiel Tintenfisch Quelle: 7

8 Chromatophoren Beim Tintenfisch sind die Chromatophoren (Farbstoffträger) so gebaut: Ihre flachen Farbzellen enthalten gelbe, rote oder schwarze Farbstoffe. Am Rand jeder Zelle greifen winzig kleine Muskelfasern an, die, wenn sie sich zusammenziehen, die Zelle in die Breite zerren, so dass der Farbstoff über eine grössere Fläche verteilt wird. Erschlaffen die Muskelfasern, schnurrt die Zelle in die Ausgangslage zurück und konzentriert gleichzeitig den Farbstoff, was eine Aufhellung der Färbung bewirkt. Quelle: 8

9 CMYK - Druck Cyan, Magenta, Yellow, Key Patronen für Farbdrucker Grundlage: Subtraktive Farbmischung 9

10 Grundlagen I I blau I I λ grün λ λ weiß I rot λ 10

11 I Grundlagen II: Farbfilterung I I λ I λ λ λ I I λ

12 Cyan, Magenta, Yellow CYAN I I λ Cyan = Fehlen von rot Magenta = Fehlen von grün MAGENTA λ YELLOW I λ Yellow = Fehlen von blau 12

13 Grau im CMY-Druck grau...unter dem Mikroskop 13

14 Mikroskop. Aufnahme (200x) hellgrau! 14

15 Spektrale Bilanz grau weißes Papier 15

16 Spektrale Bilanz grau HIN: 3 ZURÜCK: 2 1 weniger weiß = grau 16

17 CMY- blau : blau...unter dem Mikroskop 17

18 Mikroskop. Aufnahme blau (60x) 18

19 Spektrale Bilanz blau Bilanz: 2 x weiß hin, 1x weiß zurück, blau bleibt übrig! weißes Papier 19

20 ...und wenn die dots aufeinander zu liegen kommen? weiß blau bleibt übrig Bilanz: 1x weiß hin, 1x blau zurück! weißes Papier 20

21 Erkenntnis: Beim CMYK-Druck ergibt sich die gleiche Farbe, unabhängig davon, ob die Farbkleckse nebeneinander oder aufeinander gedruckt werden. Beim Übereinanderdrucken der Kleckse ist der Seheindruck dunkler. 21

22 FAZIT CMYK-Druck Primärfarben der subtraktiven Mischung Primärfarben der additiven Farbmischung CYAN RED MAGENTA GREEN YELLOW BLUE KEY FARBTIEFE 22

23 CMYK-Farbwürfel (subtraktive Farbmischung) 23

24 Blaue Nuancen in CMYK (60x) hellblau (dots nebeneinander) dunkelblau (Einsatz von K und dots aufeinander) 24

25 CMY - Rot/Grün (60x) Rot: M+Y Grün: C+Y 25

26 Dunkelgrün: Einsatz von K und dots aufeinander 26

27 Druckerzeugnisse Lila (200x) Orange (200x) Übergang Blau - Rot (200x) 27

28 CMYK- Gold 10x 60x 100x 28

29 RGB-Druck von dunkelgrau weißes Papier 29

30 RGB-Druck GELB! Bilanz: 2 x weiß hin, Mischung von rot und grün zu gelb! weißes Papier 30

31 RGB-Druck ; dots aufeinander weiß Vollkommene Extinktion bei allen Kombinationen RG, RB, GB! weißes Papier 31

32 RGB-Druck Bei einem echten RGB Druck muss die Größe der dots kontrollierbar sein, um Farbnuancen im Seheindruck erzeugen zu können (Problem: Auflösung). Außerdem dürfen die dots nicht übereinander zum Liegen kommen bzw. ineinander zerfließen, da sonst vollständige Extinktion (Problem: Papierqualität)! 32

33 Warum ist der Regenbogen rund? 33

34 Brechung und Dispersion 3D: Quelle: Wikipedia Wassertropfen 34

35 Warum ist der Regenbogen rund? Jeder Tropfen ist ein Kegelstrahler: Einfallsrichtung des Sonnenlichts 35

36 Kreisrunder Regenbogen Quelle: Wikipedia 36

37 Beugung und Interferenz am optischen (Transmissions-)Gitter 0. Max. 1. Max. 0. Max. 1. Max. 37

38 USB-Miniaturspektrometer Gitterspektrometrie Finanzierung über Sponsorpool Jugend forscht 38

39 Beispiele für Spektren Himmel (blau) Himmel (bewölkt) Kerzenflamme Neonlampe Laser CD/DVD Quelle: Wikipedia 39

40 Blauer Himmel 40

41 Blauer vs. Bewölkter Himmel 41

42 Kerzenflamme 42

43 Laserpointer 43

44 LED-Weißlicht 44

45 Neonlampe Klassenzimmer 45

46 Gasentladungsröhre (verd. Luft, 5kV) 46

47 Gasentladungsröhre (verd. Luft, 5kV) 47

48 Emissionspektrum v. Sauerstoff u. Stickstoff N/N + O/O + Oben: Spektrum des Stickstoffs, atomarer Stickstoff N und Ionen N +. Unten: Spektrum des Sauerstoffs, O (die zwei Linien im roten Bereich) und O + (die blauen und violetten Linien). (Es werden nur die stärkeren Linien gezeigt.) Skala: Wellenlänge in nm. Quelle: 48

49 Photosynthese / Chlorophyll Quelle: Spektrum der Wissenschaft 10/08 49

50 Transmissionsmessung e. Löwenzahnblatts 50

51 Warum sind Pflanzen grün? Das Energiespektrum des Sonnenlichts (...) hat sein Maximum im blaugrünen Bereich. Die Forscher haben sich lange den Kopf darüber zerbrochen, warum Pflanzen ausgerechnet grünes Licht reflektieren und somit den vermeintlich ergiebigsten Teil des Spektrums gar nicht nutzen. Des Rätsels Lösung: Photosynthese hängt nicht von der Gesamtmenge der Lichtenergie ab, sondern von der Energie pro Photon und der Anzahl der Photonen, aus denen das Licht besteht. Zwar haben blaue Photonen (...) höhere Energie als rote, aber die Sonne emittiert mehr von der roten Sorte. Pflanzen nutzen blaue Photonen wegen ihrer Energie und rote wegen ihrer Menge. Die grünen Photonen liegen dazwischen und zeichnen sich durch keinen der beiden Vorteile aus. aus Spektrum der Wissenschaft, Ausgabe 10/08, S.32 51

52 Aktuelle W-Seminararbeitsthemen Was ist Weiß? Lumineszenz: Fluoreszenz/Phosphoreszenz Farbdisplays: (O)LED/ Plasma/ Röhre Farben des Himmels Lichtbeständigkeit von Farben Farben und Fraktale Sternspektren Farben in der Pyrotechnik (Schwerpunkt Chemie) Farbwahrnehmung im Tierreich Farbphotografie Farbigkeit von Metallkomplexen (Schwerpunkt Chemie) Fernerkundung mittels Satelliten Laser Farben in der Diagnostik Leuchtstoffe 52

53 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 53