Wie wir Farbe sehen

Eine Netzhaut enthält etwa 6 Millionen Zapfen von nur drei Arten, und jede Farbe, die du je gesehen hast, ergibt sich aus dem Verhältnis, in dem diese drei Arten reagieren.

Farbe beginnt als Licht

Ein roter Apfel enthält kein Rot. Sonnenlicht, das auf ihn trifft, trägt jede sichtbare Wellenlänge, von Violett bei etwa 400 Nanometern bis tiefem Rot bei 700. Die Schale des Apfels absorbiert die meisten kurzen und mittleren Wellenlängen und wirft die langen zurück. Diese langen Wellenlängen erreichen dein Auge, und dein Gehirn nennt das Ergebnis Rot. Ändere das Licht, und die Farbe ändert sich mit: Unter einer reinen blauen Lampe sieht derselbe Apfel fast schwarz aus, weil es kein langwelliges Licht gibt, das er zurückwerfen könnte.

Die CSS-Color-Spezifikation des W3C formuliert das sorgfältig. Die Farbe eines Objekts hängt davon ab, wie viel Licht es bei jeder Wellenlänge reflektiert, und vom Licht, das auf es fällt. Die Farbe von etwas, das Licht abgibt, etwa eines Bildschirms, hängt davon ab, wie viel Licht es bei jeder Wellenlänge ausstrahlt. Zwei Objekte mit verschiedenen Spektren können trotzdem genau gleich aussehen, und tun sie das, sagen wir, sie haben dieselbe Farbe.

Drei Arten von Zapfen

OpenStax College Physics zählt etwa 6 Millionen Zapfen in der menschlichen Netzhaut. Es gibt drei Typen, und jeder ist für einen anderen Wellenlängenbereich am empfindlichsten: einer für langwelliges (rötliches) Licht, einer für mittelwelliges (grünliches) und einer für kurzwelliges (bläuliches) Licht. Ein einzelner Zapfen kann dir nicht sagen, welche Farbe er sieht. Er meldet nur, wie viele Photonen er eingefangen hat. Farbe entsteht, wenn das Gehirn die drei Arten nebeneinander vergleicht.

Darum können gelbes Licht und eine Mischung aus rotem und grünem Licht gleich aussehen. Reines gelbes Licht erregt die für lange und mittlere Wellenlängen empfindlichen Zapfen etwa gleich stark. Das tut auch rotes plus grünes Licht, das auf dieselbe Stelle fällt. Die Zapfen senden dieselbe Meldung, und das Gehirn sieht dasselbe Gelb. OpenStax weist außerdem darauf hin, dass es keinen einzigen, eindeutigen Satz von drei Grundfarben gibt: Auch andere Sätze funktionieren. Rot, Grün und Blau sind einfach eine zweckmäßige Auswahl für Bildschirme, weil jede vor allem eine Zapfenart ansteuert.

Was ein Bildschirm damit macht

Sieh dir einen Handybildschirm durch eine Lupe an, und du siehst winzige rote, grüne und blaue Elemente. Der Bildschirm erzeugt nie gelbes Licht. Er lässt die roten und grünen Elemente nebeneinander leuchten, sie sind zu klein, um sie getrennt zu sehen, und deine für lange und mittlere Wellenlängen empfindlichen Zapfen reagieren wie auf Gelb. Drehst du alle drei auf, siehst du Weiß. Schaltest du alle aus, siehst du Schwarz, oder vielmehr das dunkle Glas des Bildschirms. Im Modell oben ist die Mitte, in der sich alle drei Lichter überlappen, weiß, und jedes Paar ergibt eine hellere Farbe als jedes Licht allein. Das ist die Regel für das Mischen von Licht: Lichter zu addieren macht das Ergebnis immer heller.

Weil drei Zahlen genügen, um zu beschreiben, was die Zapfen melden, genügen drei Zahlen, um eine Farbe auf einem Bildschirm zu beschreiben. Der Rest dieses Kurses handelt von diesen drei Zahlen: wie man sie in einem Körper anordnet, den du drehen kannst, wie man Farben wählt, die zusammenpassen, und wie man prüft, dass eine Farbe vor ihrem Hintergrund lesbar ist.