Wie wir Farben sehen Glossar
| Begriff | Erklärung |
|---|---|
| Absorptionsspektrum | Die Sinneszellen von Menschen und Tieren nehmen jeweils unterschiedliche Bereiche der elektromagnetischen Strahlung war. Dieser spezifisch sichtbare Bereich des Lichts wird als Absorptionsspektrum bezeichnet. Während der Mensch beispielsweise ultraviolettes Licht mit Wellenlängen unterhalb von 380 Nanometern nicht sehen kann, sind die Augen vieler Tiere auf diesen Bereich optimiert. Vor allem Vögel, aber auch Insekten und Fische orientieren sich visuell mit Hilfe von ultraviolettem Licht. |
| Elektromagnetische Strahlung | Elektromagnetische Strahlung ist die Energie gekoppelter elektrischer und magnetischer Felder, die sich im Raum mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Das elektromagnetische Spektrum umfasst Radiowellen (Lang-, Mittel-, Kurz- und Ultrakurzwellen), Mikrowellen, Infrarotstrahlung, das sichtbare Licht, ultraviolette Strahlung, Röntgen- und Gammastrahlung mit jeweils unterschiedlicher Wellenlänge. Je nach Betrachtung weist die elektromagnetische Strahlung Wellen- und Teilcheneigenschaften auf. Dieser Welle-Teilchen-Dualismus ist in Quantenphysik integriert. |
| Fotorezeptoren | Fotorezeptoren sind lichtempfindliche Sinneszellen in der Netzhaut, die das optische Signal (Lichtenergie) in ein neuronales Signal umwandeln. Ihre Funktion basiert auf fotochemischen Prozessen, die ein elektrisches Aktionspotenzial erzeugen. Die Rezeptoren selbst sind nur für bestimmte Reize (Wellenlängen) empfänglich. Die spezifische Empfindlichkeit hängt dabei vom eingelagerten Farbstoff (Sehpigment) des Rezeptors ab. |
| Ganglienzellen | Ganglienzellen sind spezielle Nervenzellen (Neurone) in der Netzhaut, die mit den Fotorezeptoren der Retina verbunden sind. Sie erzeugen elektrische (neuronale) Signale, die über den Sehnerv in das Sehzentrum des Gehirns geleitet werden. |
| Sehrinde | Die Sehrinden (visueller Cortex) gehören zur Großhirnrinde. Sie sind in beiden Gehirnhälften symmetrisch angeordnet und übernehmen die eigentliche Verarbeitung der über den Sehnerv zugeführten elektrischen Impulse aus den Fotorezeptoren und Ganglienzellen. Die Sehrinden stehen in enger Beziehung zu anderen Hirnarealen in der näheren Umgebung, z. B. zu den optischen Erinnerungsfeldern, die es ermöglichen, Bekanntes wieder zu erkennen. Insgesamt sind etwa 60 Prozent der Großhirnrinde an der Wahrnehmung, Interpretation und Reaktion auf visuelle Reize beteiligt. |
| Person | Werdegang |
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| Helmholtz, Hermann Ludwig Ferdinand von
(31.8.1821 - 8.9.1894) | Der Physiologe und Physiker Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz war eine ausgesprochene Mehrfachbegabung. Als Mediziner widmete er sich vordringlich der Erforschung des Stoffwechsels, des Nervensystems sowie der Sinnesorgane Auge und Ohr. Er entwickelte unter anderem den Augenspiegel zur Untersuchung des Augenhintergrundes und eine Apparatur zur Messung der Nervenleitgeschwindigkeit. Fußend auf den Vorarbeiten Thomas Youngs setzte Helmholtz die additive Theorie des Farbsehens in Fachkreisen durch. Sie besagt, dass drei Primärfarben genügen, um alle anderen Farben zu erzeugen (Dreifarbentheorie). Auch als Physiker glänzte Helmholtz mit bahnbrechenden Forschungen zu den Grundlagen der Elektro-, Thermo- sowie Hydrodynamik und formulierte erstmals das fundamentale Prinzip der Energieerhaltung. Aufgrund seiner Verdienste um die Wissenschaft wurde er 1888 zum ersten Präsidenten der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt in Charlottenburg ernannt. Sein Ruf als äußerst vielseitiger Naturforscher, profunder Denker und Wegbereiter neuer wissenschaftlicher Ansätze trug ihm schon zu Lebzeiten den Ehrentitel eines "Reichskanzlers der Physik" ein. |
| Newton, Issac
(4.1.1643 - 31.3.1727) | Issac Newton zählt zu den bedeutendsten Naturwissenschaftlern aller Zeiten. Mit seinen wegweisenden Erkenntnissen zum universellen Gravitationsgesetz und zu den universellen Prinzipien der Bewegung schuf er die Grundlagen der klassischen Mechanik. Um die Beobachtungen der Planetenbewegung zu verfeinern, baute er erstmals ein völlig neuartiges Spiegelteleskop, das die Astronomie revolutionierte. In seinem 1704 veröffentlichten Hauptwerk Opticks or a treatise of the reflections, refractions, inflections and colours of light bündelte Newton seine grundlegenden Forschungen zur Natur des Lichts und der Farben. In dieser Schrift formulierte er unter anderem die Überzeugung, dass Licht aus unveränderlichen Lichtteilchen (Partikeln) bestehen müsse, die sich durch ein materielles Medium bewegen (Korpuskeltheorie). Aufgrund seiner Experimente zur Lichtbrechung schloss er zudem, dass weißes Licht aus Farben zusammengesetzt ist, in die es beim Gang durch ein Prisma zerfällt. Die Farben des Spektrums, so Newtons Annahme, entstünden durch unterschiedlich große Lichtteilchen.
Über die fundamentalen Arbeiten zur Mechanik und Optik hinaus machten ihn seine Überlegungen zur Infinitesimalrechnung auch zum führenden Mathematiker der Zeit. Über die Urheberschaft an dieser mathematischen Technik entbrannte ein erbitterter Streit mit Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 - 1716), den der ehrsüchtige Newton fälschlicherweise des Plagiats beschuldigte. Heute herrscht Einigkeit darüber, dass beiden Gelehrten der entscheidende Durchbruch unabhängig voneinander gelang. |
| Young, Thomas
(13.6.1773 - 10.5.1829) | Der englische Augenarzt und Physiker Thomas Young widersprach mit seinen Überlegungen zur Natur des Lichts der von Newton entwickelten Korpuskeltheorie. Im Gegensatz zu Newton postulierte Young eine Wellennatur des Lichts. Nachdem Young seinen Ansatz experimentell belegen (Doppelspaltexperiment) und als erster Forscher auch die Länge der Lichtwellen messen konnte, avancierte die Wellentheorie zur führenden optischen Lehrmeinung des 19. Jahrhunderts. Da sich einige Lichtphänomene dennoch besser durch die Teilchentheorie erklären ließen, konkurrierten beide Ansätze lange Zeit miteinander. Erst die von Einstein angestoßene Lichtquantentheorie konnte den bis dahin ungeklärten Widerspruch (Welle-Teilchen-Dualismus) auflösen. Heute spricht die moderne Quantenphysik dem Licht sowohl Teilchen- als auch Wellenqualitäten zu.
Zusätzlich zur Wellentheorie entwickelte Young 1807 erstmals eine Erklärung der Farbwahrnehmung im menschlichen Auge. Er vermutete, dass sich alle Farben aus sechs Primärfarben zusammensetzen, die in der Netzhaut von entsprechenden Rezeptoren aufgenommen werden. Hermann von Helmholtz nahm diese Anregung auf, reduzierte jedoch die Anzahl der nötigen Primärfarben von sechs auf drei. Nach ihren Entdeckern wird die Dreifarbentheorie auch als Helmholtz-Young-Theorie bezeichnet. |