2.2. Farbe als Materialeigenschaft
Ein Gegenstand erscheint uns deshalb farbig, weil er das auftreffende weisse Licht nicht bei allen Frequenzen gleich reflektiert. Beispiel: Bestrahlt man eine glatte Goldoberfläche mit weissem Licht, so wird rotes Licht doppelt so gut reflektiert wie blaues Licht. Im Diagramm ist der Reflexionskoeffizient bei senkrechtem Lichteinfall als Funktion der Wellenlänge dargestellt.
Daten aus CRC Handbook of Chemistry and Physics, 71st, 12-87 ff
Wir sehen den Gegenstand nur dann in der "richtigen" Farbe, wenn wir ihn mit weissem Licht bestrahlen. Mit blauem Licht bestrahlt sieht auch Gold bläulich aus.
Die Form des Materials ist ebenfalls wichtig: Fein verteiltes Gold in Wasser suspendiert (kolloidales Gold) sieht rot aus, weil es Licht streut (Beugung).
Warum ist Wasser blau? Die folgende Graphik mit Messungen verschiedener Autoren zeigt, dass Wasser im blauen Spektralbereich am wenigsten absorbiert. Durchquert weisses Licht eine dicke Schicht reines Wasser, so bleibt vom blauen Anteil am meisten übrig.
Im kurzwelligen Bereich sind die Messungen sehr schwierig, deshalb stimmen die verschiedenen Messungen dort nicht überein.
(Daten am 2. Jan. 07 aus http://omlc.ogi.edu/spectra/water/)
Bei kurzen Wellenlängen (UV) wird Licht an Dichtefluktuationen gestreut (analog dem Himmelsblau), bei grossen Wellenlängen (IR) werden Molekülschwingungen angeregt. Dazwischen ist ein Bereich minimaler Absorption.
Die Absorption von Farbstoffen ist eine Folge ihrer elektronischen Struktur. Man kann die elektronische Struktur mit Hilfe der Quantenphysik numerisch berechnen.
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