Die subtraktive Farbwahrnehmung

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Subtraktive Farbmischung – Physik

Mit Sicherheit hast du beim Malen mit deinem Wasserfarbkasten schon einmal die Farben vermischt. Dabei hast du bestimmt bemerkt, dass du beim Mischen der Farben Blau und Gelb die Farbe Grün erhältst. Grund dafür ist die sogenannte subtraktive Farbmischung. Diese beschreibt die Änderung des Farbreizes durch Filterung oder Absorption von Farbanteilen. Um das zu verstehen, wollen wir uns im Folgenden das Prinzip der subtraktiven Farbmischung etwas genauer ansehen.

Subtraktive Farbmischung – einfach erklärt

Wie du bereits weißt, ist Licht eine elektromagnetische Welle. Weißes Licht setzt sich dabei aus Licht unterschiedlicher Farben, den Spektralfarben, zusammen. Das kann man gut anhand eines dreieckigen Glasprimas verdeutlichen: Weißes Licht, das auf das Prisma trifft, wird zweimal gebrochen – an der Grenzfläche zwischen Luft und Glas und dann wiederum an der Grenzfläche zwischen Glas und Luft. Dabei wird bei der Lichtbrechung das Licht kurzer Wellenlängen (zum Beispiel violettes oder blaues Licht) stärker abgelenkt als das Licht langer Wellenlängen (zum Beispiel oranges oder rotes Licht). Dadurch wird das zuvor weiße Licht in sein Farbspektrum aufgefächert.

Nun beginnen wir mit der subtraktiven Farbmischung. Wir erinnern uns, dass sich der Farbreiz dann ändert, wenn Farbanteile herausgefiltert oder absorbiert werden. Um das nachzustellen, halten wir zuerst einen Gelb-Filter in das weiße Licht. So wie es der Name sagt, wirkt das Licht nach Passieren des Filters gelb. Das liegt daran, dass die blauen und violetten Lichtanteile aus dem Licht herausgefiltert werden und wir die Komplementärfarbe wahrnehmen, in diesem Fall also Gelb. Das veränderte Spektrum können wir sehen, wenn das gefilterte Licht wieder auf das Glasprisma trifft und aufgefächert wird: Die blauen und violetten Farbanteile fehlen.

Als Nächstes fügen wir einen Cyan-Filter hinzu. Das Licht hinter dem Filter wirkt nun grün. Nach Auffächerung durch das Glasprisma sehen wir auch, woran das liegt: Die gelben, orangen und roten Farbanteile wurden aus dem Licht herausgefiltert.

Zum Schluss fügen wir noch einen Magenta-Filter hinzu. Dieser filtert das grüne Licht aus dem Spektrum. Nun passiert also kein Licht mehr den Filter. Würde das Experiment in einem stockdunklen Raum durchgeführt werden, wäre es hinter dem Filter schwarz.

Und genau das, was wir nun beobachtet haben, ist die subtraktive Farbmischung: Der Farbreiz ändert sich, weil wir immer wieder Farbanteile aus dem Licht herausfiltern. Die Grundfarben der subtraktiven Farbmischung sind so wie in unserem Experiment die Filterfarben Gelb, Cyan und Magenta. Ein bisschen allgemeiner können wir festhalten:

• Ein einzelner Filter einer Grundfarbe bewirkt, dass bestimmte Farbanteile aus dem Licht herausgefiltert werden. Wir sehen die komplementäre Farbe. Beispielsweise filtert der Gelb-Filter die blauen Anteile aus dem Licht.
• Wird ein zweiter Filter einer anderen Grundfarbe hinzugefügt, werden weitere Farbanteile aus dem Licht herausgefiltert und wir sehen eine Mischfarbe. Kombinieren wir zum Beispiel einen Gelb-Filter mit einem Cyan-Filter, sehen wir grünes Licht.
• Wird nun auch noch ein Filter der dritten Grundfarbe hinzugefügt, wird auch der verbliebene Farbanteil aus dem Licht gefiltert. Das passiert dann, wenn wir zu dem Gelb- und Blau-Filter noch einen Magenta-Filter hinzufügen.

Dieses Prinzip können wir auch anhand von Farbkreisen darstellen. Hier sehen wir auch, dass wir, wenn Farbanteile weder herausgefiltert noch absorbiert werden, weißes Licht erhalten. Wenn wir mit unterschiedlichen Filtern Farbanteile unterschiedlich stark aus dem Spektrum herausfiltern, dann können wir alle möglichen Farben erzeugen.

Wir hatten in der Einleitung erwähnt, dass Farbanteile auch absorbiert werden können. Dazu können wir uns einen gelben Gegenstand, zum Beispiel eine Zitrone, vorstellen. Wenn zum Beispiel das weiße Sonnenlicht auf die Zitrone fällt, dann werden bestimmte Farbanteile von ihr absorbiert, also aufgenommen. Andere werden reflektiert, also in alle möglichen Richtungen zurückgeworfen, zum Beispiel zu uns als Betrachter. Bei der Zitrone passiert Folgendes: Die blauen Farbanteile werden absorbiert, so wie beim Gelb-Filter, die restlichen Farbanteile werden reflektiert. So sehen wir wieder die Komplementärfarbe des absorbierten Lichts: Gelb.

Subtraktive Farbmischung – Beispiele und Anwendungen

In deinem Alltag bist du vermutlich schon häufig Farbfiltern begegnet: Zum Beispiel sind die bunten Gläser vor den Ampellampen Farbfilter. Die Lampe hinter diesen Gläsern erzeugt nämlich in allen drei Fällen weißes Licht. Die Farbgläser filtern aus diesem weißen Licht gezielt Farbanteile heraus und erzeugen so das rote, gelbe und grüne Licht. Auch in der Fotografie werden häufig Farbfilter verwendet, um ungewollte Farbanteile aus den Bildern zu entfernen.

Wie in der Einleitung erwähnt begegnest du auch beim Malen mit dem Wasserfarbkasten der subtraktiven Farbmischung: Die einzelnen Farben entstehen nämlich dadurch, dass die darin enthaltenen Farbpigmente unterschiedliche Lichtanteile absorbieren. Die gelbe Farbe zum Beispiel absorbiert, so wie die Zitrone, die blauen Lichtanteile. Blaue Farbe wiederum absorbiert die roten Lichtanteile. Mischt man also die gelbe Farbe mit der blauen Farbe, werden alle Lichtanteile bis auf die grünen absorbiert. Daher erscheint uns die Farbe grün. Das gleiche Prinzip wird auch im Farbdrucker angewendet: Hier werden durch Überlagerung der Farben Gelb, Cyan und Magenta alle möglichen Farbeindrücke erzeugt.

Unterschied von subtraktiver und additiver Farbmischung

Wie du vielleicht schon weißt, wird bei der additiven Farbmischung Licht der Grundfarben Rot, Grün und Blau gezielt überlagert, sodass wir unterschiedliche Farben wahrnehmen. In diesem Satz stecken schon drei entscheidende Unterschiede zur subtraktiven Farbmischung:

• Die Grundfarben unterscheiden sich.
• Bei der additiven Farbmischung wird Licht unterschiedlicher Grundfarben überlagert. Bei der subtraktiven Farbmischung werden Farbanteile aus dem Licht herausgefiltert.
• Die additive Farbmischung findet durch unsere Wahrnehmung, also die Verarbeitung der Lichtreize in unserem Auge, statt. Bei der subtraktiven Farbmischung hingegen wird das Lichtspektrum verändert.

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In diesem Video lernst du die subtraktive Farbmischung kennen. Du erfährst, wo sie angewendet wird und was der Unterschied zur additiven Farbmischung ist. Auch zu diesem Thema gibt es interaktive Übungen und ein Arbeitsblatt.