Experimente:
Versuch: Chromatographie von Filzstiftfarben
Versuch: Demonstration der subtraktiven Farbmischungen mit Hilfe farbiger Lösungen

Farben und Farbstoffe sind chemische Substanzen, die mit dem weißen Licht der Sonne oder von Lampen wechselwirken, einen Teil absorbieren und den Rest abstrahlen.

Mit einem Prisma, Gitter, einer CD-ROM oder anhand eines Regenbogens können wir zeigen: Weißes Licht besteht grundsätzlich aus folgenden Farben:

Die Farbe Purpur gibt es übrigens als Spektralfarbe nicht. Sie entsteht erst in unserem Gehirn - als Kurzschluss eines gedachten Farbkreises. Man nennt diese Farbe auch (nach einer italienischen Stadt) Magenta oder Pinkrot.
Wenn wir schon dabei sind: Blaugrün nennt man auch Türkis oder Cyan. Zur Erinnerung: Die Salze der "Blau"-säure heißen Cyanide. Eine deren bekanntesten Verbindungen ist der Farbstoff Berliner Blau, eigentlich also Berliner Blaugrün. (Vergleiche hierzu die Webseite oder die Webseite.)

Es gibt zwei Farbreihen, die im Umgangsdeutsch nicht immer sauber getrennt werden: Die additiven und die subtraktiven Grundfarben.

Additive Farbreihe
Subtraktive Farbreihe

Die additiven Farbmischungen spielen eine Rolle bei der Projektion von farbigen Bildern auf eine weiße Leinwand sowie bei der Abstrahlung von Licht durch Farbfernsehgeräte.
Die subtraktiven Farbmischungen sind wichtig beim Betrachten von gedruckten sowie von mit Wasserfarben oder Filzstiften gemalten farbigen Bildern oder von Farbfotos im weißen Licht. Sie betreffen auch das Durchstrahlen von farbigen Filtern mit weißem Licht.

Meistens spricht man bei Blau, Grün und Rot als von den "reinen Farben" und bei den Farben Blaugrün, Gelb/Orange und Purpur von "Mischfarben". Es ist aber komplizierter. Deshalb wollen wir die beiden Farbreihen getrennt besprechen, wobei aber deutlich wird, dass es zwischen den beiden Farbreihen interessante, ja fast mathematische Zusammenhänge gibt.

1. Additive Farbmischungen
Bestrahlt man eine weiße Leinwand mit blauem, grünem oder rotem Licht, so verändert sich die jeweilige Farbe nicht. Die Strahlung wird nur reflektiert.

Bestrahlt man die Leinwand jedoch zusammen mit je einem blauen und einem roten Scheinwerfer, so bekommt man eine neue Farbe: Purpur. Die beiden Farben addieren sich also. Gleiches beobachten wir bei dem TV-Gerät: Hier addieren sich die Farben von eng beieinanderliegenden Bildpunkten. Wir sprechen deshalb von additiven Farben. (Wie die folgende Übersicht zeigt, gilt Analoges auch für die anderen Farben.)

Was ist, wenn alle drei Farben zusammen auf die weiße Leinwand gestrahlt werden? Dann erhalten wir den Farbeindruck Weiß.

Fehlen hier nicht die Zwischenfarben der am Anfang besprochenen spektralen Zusammensetzung der weißen Farbe? Nein - die ergeben sich ja durch Überlagerung der additiven Farben wie das obige Schema zeigt!

Die folgende Darstellung zeigt die Zusammenhänge noch einmal.

Bild 1: Projektion der additiven Grundfarben auf eine weiße Leinwand und deren Überlagerung

Natürlich gibt es noch alle Zwischenfarbtöne. Mischt man etwas mehr Rot zum Grün, so erhält man statt Gelb Orange. Oder mischt man mehr Blau zum Magenta, entsteht statt Lila das Violett.

2. Subtraktive Farbmischungen
Jeder hat schon mal einen bunten Verpackungskarton zusammengefaltet und ist dabei auf die Farb-Prüfreihe des Druckers gestoßen. Man erkennt im Druckauszug die Farben Cyan, Gelb, Magenta und Schwarz.

Bild 2: Ein Druckauszug

(Hiermit prüft er übrigens nicht nur die Farbe, sondern auch die Position der Druckplatten.) Der Drucker stellt zunächst vier Farbauszüge von dem ihm vorliegenden Entwurf oder Foto her: Je einen für Cyan, Gelb, Magenta und einen für Schwarz. Das macht er, indem er die Vorlage mit verschiedenen Farbfiltern fotografiert.
Daraus macht er je eine Druckplatte. Der Trick ist nämlich, dass er anschließend durch Übereinander-Drucken der drei Farben Cyan, Gelb und Magenta alle beliebigen Farben und Farbtöne mischen kann - sogar auch das Schwarz. Man spricht deshalb von Dreifarbendruck. Die Farben müssen Lasurfarben sein, also durchsichtig (transparent). (Darauf beruht auch die Farbigkeit unserer Filzschreiber; -> Versuch).
Da das so aus Lasurfarben gemischte Schwarz nicht richtig deckt, nimmt man das auf Ruß-Basis beruhende Schwarz noch zusätzlich hinzu. Deshalb spricht man auch von Vierfarbendruck - obwohl Schwarz eigentlich gar keine Farbe ist, sondern ein Zustand der Abwesenheit jeglicher sichtbarer Farben. (Anders das Weiß: Das ist die Anwesenheit aller Farben.)

Bei den drei genannten Farben Cyan, Gelb und Magenta handelt es sich um die so genannten subtraktiven Farben. Sie entstehen dadurch, dass die Substanzen, aus denen die Farben bestehen, aus dem weißen Licht bestimmte spektrale Bereiche absorbieren ("subtrahieren"). Das Licht, was sie nicht absorbieren, ergibt den Farbeindruck, den wir sehen. Wir sprechen von komplementären Farben. Komplementär zu den subtraktiven Farben sind immer die aus der additiven Farbreihe.

Das wollen wir etwas genauer ansehen. Zum Beispiel absorbiert der Blaugrün(Cyan)-Farbstoff aus dem weißen Licht seinen komplementären roten Anteil, subtrahiert also Rot von Weiß. Deshalb sprechen wir von subtraktiven Farben. Die vom weißen Licht verbleibenden grünen und die blauen Spektralanteile addieren sich zu Blaugrün. (Wie die folgende Übersicht zeigt, gilt Analoges auch für die anderen Farben.)

Was ist nun, wenn wir zwei Lasurfarben übereinander drucken? Zum Beispiel Blaugrün und Purpur? Wir erhalten richtiges Blau - Indigoblau!

Blaugrün absorbiert nämlich Rot, und Purpur absorbiert Grün. Beide Subtraktionsvorgänge zusammengenommen führen zur additiven Farbe Blau. (Wie die folgende Übersicht zeigt, gilt Analoges auch für die anderen Farben.)

Druckt man alle drei subtraktiven Farben übereinander, so gelangt keine Farbe mehr hinaus; der Farbeindruck "Schwarz" entsteht.

Auch bei den subtraktiven Farbmischungen gibt es die Möglichkeit, Zwischenfarbtöne zu erzielen. Mischt man zum Beispiel bei der Herstellung von Schwarz mehr Rot als nötig hinzu, bekommt man braune Farbtöne. Das könnt ihr gut anhand der Chromatographie von Filzstift-Farben erkennen.
In der folgenden Graphik sind die Zusammenhänge bei den subtraktiven Farbmischungen (wie man es bei Druckerzeugnissen sieht) noch einmal zusammengefasst.

Bild 3: Die subtraktiven Grundfarben im Druckbild auf weißem Papier und ihre Überlagerung

Dieses Prinzip der Überlagerung von subtraktiven Lasurfarben können wir auch anhand von Lösungen aus dem chemischen Labor zeigen (-> Versuch). Dabei handelt es sich um die Lösungen von Kupfersulfat (-> Blaugrün), von Kaliumchromat (-> Gelb) und von Kaliumpermanganat (-> Purpur).

Ganz wichtig: Auf dem Prinzip der subtraktiven Farbmischung beruht vor allem auch die Farbfotografie.

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