22. Juli 2017

Fotografie - Das Spiel mit dem Licht

Egal, ob hell oder dunkel, ob Sonnenschein oder Regen, ob Sonnenaufgang oder -untergang oder die strahlende Mittagssonne, ob künstliches oder natürliches Licht; ein gutes Bild entsteht erst, wenn das passende Licht vorhanden ist

Klar ist auf jeden Fall, dass es ganz ohne Licht nicht funktioniert - das einzige, was wir dann bekommen würden ist ein schwarzes Bild - relativ wenig aussagekräftig.

Dieser Beitrag ist als kleines Tutorium gedacht, welches sich speziell mit dem Thema Licht als Komponente eines Bildes befasst.

Licht hat folgende, grundsätzlichen Eigenschaften:

• Es gibt immer mindestends eine Lichtquelle
  
• Diese strahlt das Licht in verschiedene Richtungen ab
  
• Für Licht definiert man eine Helligkeit oder einen Lichtfluss, die in den meisten Fällen richtungsabhängig ist
  
• Licht wird in unterschiedlichen Farben wahrgenommen
  
• Unterschiedliche Farben sind unterschiedliche Wellenlängen, wobei rot die längste und violett die kürzeste Länge ist.
  
• Abgestrahltes Licht kann aus einer einzigen Wellenlänge bestehen (monochromatisches Licht) oder ist, wie in den meisten Fällen eine Mischung aus verschiedenen Wellenlängen.
  
• Licht wird von Körpern (Gegenständen, Personen) reflektiert oder absorbiert (nicht reflektiert, umgangssprachlich: “verschluckt”)
  
• Die Farbanteile, die reflektiert oder absorbiert werden charakterisieren die eigentliche Farbe des Objekts
  
• Licht kann an Objekten auch total reflektiert werden, sonst würden wir uns im Spiegel nicht sehen
  

Physikalisch gesehen handelt es sich bei Licht um elektromagnetische Wellen mit einer endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit von \(c_{0}=299792458\text{ }m/s\) in Vakuum. Unter elektromagnetischen Wellen versteht man das Zusammenwirken dynamischer (veränderlicher) elektrischer und magnetischer Felder und das Zusammenspiel mit der Materie. Die physikalische Grundlage für den Mechanismus elektromagnetischer Wellen bildet das Modell der Maxwell’schen Gleichungen. Aus dem Alltag sind uns vor allem Radiowellen bekannt, welche als Träger von Informationen in der Nachrichtentechnik zum Einsatz kommen. Das menschliche Auge ist technisch gesehen ein Sensor oder biologisch ein Sinnesorgan für einen bestimmten Bereich dieser elektromagnetischen Wellen, wie Abbildung 2 zeigt.

Aus der spektralen Darstellung der elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Frequenz oder Wellenlänge lassen sich auch die wahrgenommenen Farben ableiten:

• Die niedrigste Frequenz und die größte oder längste Wellenlänge hat rotes Licht.
• Blaues Licht hat demnach die höchste Frequenz oder die kleinste, bzw. kürzeste Wellenlänge.
• Dazwischen befinden sich die Farben orange, gelb, gelbgrün, grün, blaugrün und alle weiteren Abstufungen mit aufsteigender Frequenz.

Mit der Kamera möchte man nun das menschliche Sehen auf einen technischen Sensor abbilden. Das menschliche Auge verwendet zur Erzeugung des Farbeindrucks Sinneszellen für Licht mit drei unterschliedlichen Wellenlängen, für Rot, Grün und Blau. Diese Sinneszellen (Stäbchen) befinden sich in der Netzhaut (Retina). Die einzelnen Farbrezeptoren haben jeweils eine maximale Empfindlichkeit für die entsprechende Wellenlänge, die um diese Wellenlänge herum abnimmt und somit Kombinationen der jeweiligen Rot-, Grün- und Blauanteile zur Bildung der Zwischenfarbtöne erlaubt. Beispielsweise wird gelbes Licht durch eine gleichmäßige Anregung der roten und grünen Rezeptoren wahrgenommen.

Somit ergibt sich bei der Wahrnehumg der Farben auch ein Farbton, der nicht im physikalischen Spektrum der elektrmagnetischen liegt, die Farbe pink ergibt sich je nach Farbton aus gleichzeitiger Anregung der roten und blauen Rezeptoren.

Literaturverweise und Quellen