Direkt zum Inhalt

Grundwissen

Additive Farbmischung

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Bei der additiven Farbmischung entstehen unterschiedliche Farbeindrücke dadurch, dass zu vorhandenem Licht das Licht weiterer Spektralfarben hinzugefügt wird.
  • In der Praxis mischt man nur Licht der drei Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau". Man spricht dann vom RGB-Farbraum und nennt die Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" die Grund- oder Primärfarben der additiven Farbmischung.
  • Mischt man das Licht dieser drei Grundfarben passend zusammen, so erhält man fast alle möglichen Farbeindrücke und auch den Farbeindruck "weiß".
Aufgaben Aufgaben
Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Additive Farbmischung durch Projektion des Lichts verschiedener Spektralfarben auf eine Stelle eines Schirms

Den in Abb. 1 gezeigten Versuch kennst du sicherlich aus dem Unterricht: Licht aus verschiedenfarbigen Lichtquellen wird zusammen auf einen Schirm projiziert. Dadurch mischt sich an den verschiedenen Stellen des Schirms das Licht verschiedener Spektralfarben und erzeugt unterschiedliche Farbeindrücke. Der Bereich in der Mitte, wohin alle drei Lichtquellen leuchten, wirkt weiß.

Wenn wie hier zum Licht einer oder mehrerer Spektralfarben das Licht weiterer Spektralfarben hinzugemischt wird, sprechen wir von additiver Farbmischung.

Hinweis: Der Begriff Farbmischung wird zwar von Physikern und bestimmt auch deinem Physikbuch genutzt, aber er ist schlecht gewählt: Es werden ja nicht Farben, sondern es wird Licht gemischt! Besser wäre es, einfach von Lichtmischung zu sprechen. Wir werden uns aber an die übliche Bezeichnung halten und von additiver Farbmischung sprechen.

Entstehung unterschiedlicher Farbeindrücke

HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 2 Entstehung unterschiedlicher Farbeindrücke bei der Mischung von Licht der drei Spektralfarben "rot", "grün" und "blau"

Wie entstehen aber nun die unterschiedlichen Farbeindrücke bei der additiven Farbmischung? Die Simulation in Abb. 2 zeigt noch einmal die Entstehung von Farbeindrücken, die wir bereits im Artikel Licht und Farben genauer erklärt haben. Wenn du eine Checkbox in der Simulation aktivierst, dann fällt das Licht, das an dieser Stelle im Lichtbündel liegt, in das Auge. Du kannst dann beobachten, welche Zapfenarten durch dieses Licht angeregt werden und welcher Farbeindruck im Gehirn entsteht.

Mache dir mit der Simulation die folgenden Situationen klar:

  • Wenn keine Checkbox aktiviert ist, dann werden keine Zapfen angeregt. Dadurch entsteht im Gehirn der Farbeindruck "schwarz".

  • Wenn du nur eine Checkbox z.B. die im linken Bereich des Lichtbündels aktivierst, dann regt das Licht fast nur die R-Zapfen an. Dadurch entsteht im Gehirn der Farbeindruck "rot". Entsprechendes gilt für Licht aus dem mittleren und rechten Bereich des Lichtbündels; es entstehen die Farbeindrücke "grün" und "blau".

  • Wenn du zwei Checkboxen z.B. die im linken und mittleren Bereich des Lichtbündels aktivierst, dann regt das gemischte Licht die R-Zapfen und die G-Zapfen an. Dadurch entsteht im Gehirn der Farbeindruck "gelb". Entsprechendes gilt für die beiden anderen möglichen Zweierkombinationen; es entstehen die Farbeindrücke "magenta" und "cyan".

  • Wenn du alle drei Checkboxen aktivierst, dann regt das gemischte Licht alle drei Zapfenarten an. Dadurch entsteht im Gehirn der Farbeindruck "weiß".

Der RGB-Farbraum

Erstaunlich ist, dass man allein schon durch Mischung des Lichts der drei Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" den Farbeindruck "weiß" (und durch Veränderung der Lichtstärke der einzelnen Lichtquellen auch fast alle anderen Farbeindrücke)  erzeugen kann.

Aus diesem Grund beschränkt man sich in der Praxis bei der additiven Farbmischung auf die Mischung der drei Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" und spricht vom RGB-Farbraum. Die drei Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" bezeichnet man als die Grund- oder Primärfarben der additiven Farbmischung.

Entstehung weiterer Farbeindrücke

Wie entstehen aber weitere Farbeindrücke wie z.B. "orange" oder "lila"? Bis jetzt sind wir davon ausgegangen, dass das Licht der einzelnen Spektralfarben jeweils mit voller Lichtsstärke zusammengemischt wird. Wenn man nun aber das Licht einzelner Spektralfarben mit geringerer Lichtstärke hinzumischt, so werden einzene Zapfenarten nicht mehr ganz so stark angeregt und es können weitere Farbeindrücke entstehen. Dies kannst du mit der Simulation in Abb. 3 gut selbst ausprobieren.

Additive Farbmischung

Wir sprechen von additiver Farbmischung, wenn zu vorhandenem Licht das Licht weiterer Spektralfarben hinzugefügt wird.

Der Farbeindruck, den wir von dem gemischten Licht wahrnehmen, wird von zwei Aspekten bestimmt:

  • Das Licht welcher Spektralfarben vermischt sich?
  • Wie hell ist das Licht jeder einzelnen Spektralfarbe?

In der Praxis mischt man nur Licht der drei Grund- oder Primärfarben "Rot", "Grün" und "Blau". Man spricht dann vom RGB-Farbraum.

Mischt man das Licht der drei Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" in unterschiedlichen Kombinationen und Lichtstärken zusammen, so erhält man fast alle möglichen Farbeindrücke und auch den Farbeindruck "weiß".

Additive Farbmischung wird in der Praxis auf drei Arten realisiert:

Additive Farbmischung durch Projektion von Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" auf eine Stelle

Lichtstärke
Rot:
Grün:
Blau:
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 3 Erzeugung von verschiedenen Farbeindrücken durch Projektion von Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" auf eine Stelle

Die Simulation in Abb. 3 zeigt - ähnlich wie der Versuch aus Abb. 1 oder die Simulation in Abb. 2 - welche Farbeindrücke erzeugt werden können, wenn Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" von der gleichen Stelle des Bildschirm in dein Auge gelangen. Hier kannst du zusätzlich aber noch die Lichtstärken der einzelnen Spektralfarben einstellen.

Mache dir mit der Simulation die folgenden Beispiele klar:

  • Wenn du Licht der Spektralfarbe "Rot" mit \(100\%\) Lichtstärke und Licht der Spektralfarbe "Grün" mit  \(50\%\) Lichtstärke mischst, so entsteht der Farbeindruck "orange".

  • Wenn du Licht der Spektralfarbe "Rot" mit \(50\%\) Lichtstärke und Licht der Spektralfarbe "Blau" mit  \(100\%\) Lichtstärke mischst, so entsteht der Farbeindruck "lila".

Additive Farbmischung durch die räumliche Nähe von Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau"

Lichtstärke
Rot:
Grün:
Blau:
Vergrößerung
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 4 Erzeugung von verschiedenen Farbeindrücken durch die räumliche Nähe von Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau"

Wenn Lichtquellen sehr nahe beieinander liegen wie z.B. die einzelnen Pixel auf dem Display deines Smartphones, dann scheint für dein Auge (genauer: die Zapfen) das Licht vom gleichen Punkt des Displays zu kommen. Wenn die  einzelnen Pixel Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" aussenden, so können durch geeignete Kombinationen und Lichtstärken praktisch alle möglichen Farbeindrücke erzeugt werden.

Stelle die Vergrößerung in der Simulation in Abb. 4 auf einen kleinen Wert - der quadratische Bereich auf dem Bildschirm erscheint fast weiß, besonders, wenn du die Augen leicht "zusammenkneiftst".

Verändere auch die Lichtstärken der einzelnen Spektralfarben und erzeuge so neue Farbeindrücke.

Additive Farbmischung durch die zeitliche Nähe von Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau"

Lichtstärke
Rot:
Grün:
Blau:
Geschwindigkeit
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 5 Erzeugung von verschiedenen Farbeindrücken durch die zeitliche Nähe von Licht der Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau"

Wenn sich die Farbe des Lichts, das von einer bestimmten Stelle kommt, sehr schnell nacheinander ändert, dann scheint für das Auge (genauer: die Zapfen) das Licht mehrerer Spektralfarben zeitgleich von der gleichen Stelle zu kommen. Wenn sich sich dabei die Spektralfarben "Rot", "Grün" und "Blau" abwechseln, so können durch geeignete Kombinationen und Lichtstärken praktisch alle möglichen Farbeindrücke erzeugt werden.

Stelle die Geschwindigkeit in der Simulation in Abb. 5 auf einen großen Wert - der Kreis auf dem Bildschirm erscheint fast weiß, besonders, wenn du die Augen leicht "zusammenkneiftst".

Verändere auch die Lichtstärken der einzelnen Spektralfarben und erzeuge so neue Farbeindrücke.

Aufgaben

Additive Farbmischung

Übungsaufgaben