Читать книгу Das Buch der Farben - Max J. Kobbert - Страница 27

6	Farben aus Licht – fantastische Möglichkeiten

Perlmuttfarben, Interferenzeffekte an hauchdünnen Calzitschichten.

56 : Farbiges Feuerwerk.

Wenn vom Arbeiten mit Farbe die Rede ist, dann denkt man meistens an Pigmente. Es gibt aber viele Methoden, dem Licht Farben zu entlocken – ein großes unausgeschöpftes Potenzial für Kunst und Gestaltung.1 Darum sollen hier unter dem Anwendungsaspekt Möglichkeiten angesprochen werden, die sich aus den fantastischen Eigenarten des Lichts ergeben.

Monochromatisches Licht – vom Feuerwerk zum Laser

Farbiges Licht lässt sich heutzutage mit Gasentladungslampen oder mit LEDs (Light-emitting Diodes) erzeugen. Eine andere Möglichkeit ist jedermann vom Feuerwerk vertraut, das die Chinesen erfunden haben. In Japan gilt „Hanabi“ als Kunstform. Dabei entsteht monochromatisches Licht dadurch, dass die Elektronenhüllen bestimmter Elemente durch Erhitzung angeregt werden.

Eine Feuerwerksrakete ist in mehreren Lagen befüllt. Zuunterst liegt Schwarzpulver, dessen Verbrennung die Rakete emportreibt. Nacheinander zünden eine oder mehrere Schichten von Substanzen, deren Verbrennung farbige Lichtgarben erzeugt.

Weißes Licht wird durch Verbrennen von Magnesium oder Aluminium hervorgerufen. Rotes Licht wird bei Anregung von Strontium abgestrahlt, orangegelbes von Natrium. Für grünes Licht werden Bariumchlorid oder Vanadium verwendet, für blaues und violettes Licht Kupfersalze. Solche Substanzen werden auch für Bühneneffekte oder im Film verwendet.

57 : Rubinlaser: Einem Rubinkristall wird Energie zugeführt. Sie regt seine Atome an, Licht von 694 nm auszusenden. Die Atome regen weitere an. Reflexion an den verspiegelten Enden des Kristalls verstärkt den Effekt. Ein Teil des Lichts tritt als Laserstrahl aus.

58 : Lasershow mit einfachen Mitteln: Das Glas eines Diarähmchens ist mit durchsichtigem Klebstoff bestrichen. Ein Laserstrahl, hier durch Kreidestaub sichtbar, wird hindurch geschickt. Die durchtretenden Lichtwellen werden doppelt gebrochen und interferieren miteinander. Auf der Projektionswand ergeben sich faszinierende Muster. Jeder Punkt auf dem Glas erzeugt ein anderes.

Der Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ist eine besondere Art von Licht, das es in der Natur so nicht gibt. So unauffällig der Laser in jedem DVD-Player seinen Dienst tut, so ungewöhnlich ist dieses Licht. Es ist monochromatisch, parallel gebündelt und kohärent, das heißt, alle Wellen befinden sich in gleicher Phase.

Spektralzerlegung – die Farben des Regenbogens

Bei den folgenden Verfahren geht es um verschiedene Möglichkeiten, weißem Licht bestimmte Wellenlängen zu entnehmen. Das bekannteste Verfahren – die Brechung des Lichts – macht die Natur im Regenbogen vor.

Das Zustandekommen des Regenbogens hat im Wesentlichen schon Isaac Newton erkannt. Entscheidend ist, was bei jedem einzelnen Regentropfen mit dem Sonnenlicht geschieht.

Das meiste Licht geht durch den Tropfen hindurch. Nur 5 Prozent des Lichts erschafft den Regenbogen: Beim Übergang von Luft zu Wasser wird das Licht abgelenkt, an der inneren Rückwand des Tropfens reflektiert und beim Austritt aus dem Tropfen erneut gebrochen. Die kurzwelligen Anteile des Lichts werden stärker gebrochen als die langwelligen Anteile, und so verlässt das Licht den Tropfen aufgefächert nach Wellenlängen.

59 : Ursache des Regenbogens ist die Spektralzerlegung des Lichts an jedem Regentropfen.

Im Sonnenschein kann man einen Regenbogen mit dem Rasensprenger erzeugen. Den einfachsten Weg, Farben durch Spektralzerlegung zu gewinnen, hat Newton mit einem Prisma gezeigt. Für ein großes Spektrum kann man statt eines Glasprismas ein Aquarium verwenden, in das man über eine spaltförmige Öffnung das Licht eines Scheinwerfers schickt.

60 : Der Farbkörper, der nie zu sehen ist: Jeder Regentropfen bildet die Spitze eines Kegels aus Farbstrahlen.

61 : Die Farbintensität des Regenbogens hängt von der Tröpfchengröße ab. Bei 0,3 mm Durchmesser sind die Farben am intensivsten. Sind die Tröpfchen sehr klein – wie hier im Nebel über Island – dann bildet sich ein weißer Bogen.

62 : Ein Diaprojektor mit einem engen Spalt im Strahlengang, vor dem Objektiv ein Glasprisma – Ergebnis ist ein fantastisches Farbenspektrum, das alle beleuchteten Dinge verändert.

63 : Künstlicher Regenbogen: Ein Projektor strahlt in eine geschliffene Glaskugel, das Licht wird wie in Abb. 59 gebrochen und reflektiert als Kreisbogen an die Wand geworfen.

64 : Seifenblase.

Interferenz – die Farben der Seifenblasen

Interferenz bietet die Möglichkeit, ständig sich ändernde Farben aus weißem Licht hervor zu zaubern. Wir kennen sie von Seifenblasen her. Ein Mix aus Wasser, Spülmittel und Glycerin bringt eine Zauberwelt bunter Farben hervor. Zwischen ihnen gibt es merkwürdigerweise auch schwarze Stellen.

Ein Teil der Lichtwellen reflektiert von der Oberseite der Blasenhaut, ein anderer Teil von der Unterseite, die hauchdünn darunterliegt. Beide Wellen treffen sich darüber. Entscheidend ist jetzt, ob die Wellen in Phase oder in Gegenphase liegen, also gleich- oder gegensinnig schwingen.

In Phase verstärken sie sich und man sieht eine bestimmte Farbe, etwa Rot. In Gegenphase löschen sie sich aus, sodass etwa der Rotanteil verschwindet. Was jeweils geschieht, hängt von der Wellenlänge ab und davon, wie viele Molekülschichten die Blasenhaut bildet.

Besonders spannend: Wie kommt es zu den schwarzen Stellen? Ober- und Unterseite der Seifenblasenhaut reflektieren das Licht in gegensätzlicher Phase. An Stellen, wo die Haut extrem dünn ist, schwingen alle Wellenlängen gegenphasig und löschen sich aus. Hierauf basiert auch die Entspiegelung bei Brillengläsern.

65 : Es gibt Interferenzlacke, die in wechselnden Farben erscheinen (Iriodin). Hier sieht man ein und dieselbe Fläche unter verschiedenen Winkeln. Etwas Iriodin hat jeder von uns im Portemonnaie: den gelbgold schimmernden Streifen auf den Scheinen für 5, 10 und 20 Euro.

66 : Vor eine Halogenleuchte ist Seidenstoff gespannt. Das Licht erscheint durch Beugung an den Fasern farbig vervielfacht.

Beugung – Farben im Schatten

Es gibt keinen absolut lichtlosen Schatten; denn Licht kann gleichsam „um die Ecke gehen“. Lichtwellen werden an den Kanten eines Objekts in seinen rückseitigen Bereich hinein „gebeugt“. Dort interferieren sie, woraus sich Farben ergeben.

Streuung – die Farbe des Himmels

Warum ist der Himmel blau? Luft besteht aus Molekülen und feinen Staubteilchen (Aerosole), die Licht streuen. Teilchen, die kleiner sind als 0,001 mm, streuen vor allem kurzwelliges Licht. Darum kommt von allen Seiten aus der Luft blaues Licht auf uns zu. Die Farbe des Himmels wird von den Aerosolen im gesamten Luftraum gebildet, aus dem Raum unmittelbar vor den Augen bis an die äußerste Grenze der Atmosphäre.

Das langwellige Licht setzt dagegen seinen Weg über die Teilchen hinweg fort. Je näher die Sonne sich am Horizont befindet, desto mehr erreichen nur noch ihre langwelligen Anteile das Auge. Sie wird gelb, orange und rot.

Goethe interessierte sich ganz besonders für Farben, die durch „Trübe“, wie er es nannte, zustande kamen. Denn nach seiner Auffassung waren Farben das Ergebnis einer Mischung von Licht und Dunkelheit. Die Erklärung der Farben durch Streuung wurde von Rayleigh und Mie erbracht.

67 : Die Mondsichel scheint vor dem blauen Himmel zu stehen. Tatsächlich befindet sich der Mond hinter dem Blau. Die Täuschung hat früher zu der Vorstellung geführt, dass der Mond zu- und abnimmt. Dass er eine Kugel bildet, die teilweise beleuchtet wird, wurde nicht gesehen.

68 : Sonnenuntergang im Wasserglas. Man füllt ein Glasgefäß mit Wasser und rührt einen Spritzer Milch hinein. Im Auflicht einer Lampe leuchtet die Flüssigkeit bläulich, im Durchlicht erscheint die Lampe gelborange.

An Metallen bilden sich oft Anlassfarben durch Reibungshitze etwa beim Fräsen. Je nach Temperatur von 220 bis 300 °C verändert sich das kristalline Gefüge und erscheint gelb, rot, violett oder blau.

Polarisation – Farben wie durch Zauberei

Zu den seltsamsten Methoden, mit deren Hilfe aus weißem Licht Farben gewonnen werden können, gehört die Polarisation. Sie filtert Licht einer bestimmten Schwingungsrichtung aus. Für die Eigenschaft polarisierten Lichts sind wir blind, und doch lassen sich mit ihr fantastische Wirkungen erzielen.

69 : Anlassfarben an Stahlspänen. Studie eines Kunststudenten.

70 : Oben sind zwei Paare von Filtern zu sehen; sie sehen fast gleich aus. Das linke Paar zeigt bei Überdeckung eine Eindunklung (Mitte). Beim rechten Paar – zwei Polarisationsfiltern – ändert sich die Lichtdurchlässigkeit kaum. Kreuzen wir die Filter (unten), so zeigt sich links keine Veränderung. Die Polfilter dagegen lassen jetzt gar kein Licht mehr hindurch.

71 : Störende Reflexe lassen sich oft leicht beseitigen. Gespiegeltes Licht ist polarisiert. Ein Polfilter eliminiert diese Lichtwellen.

Mit zwei Polfiltern lässt sich auf so einfache wie faszinierende Weise mit Farben experimentieren. Man benötigt lediglich ein Stück von einem farblosen Plastikbeutel, das man dehnt oder zerreißt. Legt man das Stück zwischen die Polfilter – am besten verwendet man dabei einen Diaprojektor –, so zeigen sich erstaunliche Farben. Dreht man einen der Filter um 90 Grad, so erscheinen alle Teile des Musters in ihren Komplementärfarben!

Durch Krafteinwirkung werden die Kunststoffe „doppelbrechend“, das einfallende Licht spaltet sich in zwei Wellenzüge, wobei es zu Interferenz kommt. Kunststoffe drehen die Schwingungsrichtung polarisierten Lichts, kurzwelliges stärker als langwelliges. Bei Drehung eines der beiden Polfilter um 90 Grad wird der Teil des Lichts hindurchgelassen, der zuvor gelöscht wurde und umgekehrt.

72 : Abgerissener Fetzen eines Plastikbeutels zwischen Polfiltern. Das Farbmuster macht die Krafteinwirkung sichtbar.

In der Technik ist die „Spannungsoptik“ schon lange bekannt. Für das Arbeiten mit Licht in Kunst, Architektur und Design bieten sich mit diesem Verfahren neue Möglichkeiten, mittels Projektion große Flächen wechselnd farbig zu gestalten. Legt man bestimmte Klarsichtfolien zwischen Polfilter, so entsteht eine homogene farbige Fläche. Legt man mehrere Folien übereinander, entsteht mit jeder Lage und Richtung eine neue Farbe – ein verblüffender Vorgang.

73 : Farbe begreifen – Aktion des Autors im Rahmen der Einweihung der Kunstakademie Münster am 16.2.2001 mit Polfiltern und Klarsichtfolie am Großraum-Overheadprojektor.

73a : Fällt der eigene Schatten auf Nebel oder Wolken, so kann um ihn herum eine „Glorie“ erscheinen, hier vom Flugzeug aus großer Höhe gesehen.Ihr Zustandekommen birgt noch Rätsel.

Allgemeine Literatur

Cakir & Cakir 2001, Daniel 1998, Gerritsen 1972, Lang 1995, Welsch & Liebmann 2003

Literaturquellen

¹ Weibel & Jansen 2005