Licht en kleur Inleiding Om iets te zien is er licht nodig. Afhankelijk van de omgeving ziet iets er helderder of minder helder uit, valt iets meer of minder op,.... Een kleur kan in de ene omgeving zwart lijken en op een andere plaats (donker)blauw. Polarisatie van licht In volle zon aan het strand kan de glans van het zonlicht op het water een verblindend effect hebben. Ook de motorkap van een auto of een natte asfaltweg kunnen hinderlijk verblinden. Dit doet zich vooral voor in de late namiddag, als de zon laag staat. Dit komt omdat teruggekaatst zonlicht grotendeels horizontaal gepolariseerd is. Figuur 1: Terugkaatsing van zonlicht op water. Een zonnebril met polaroidglazen onderdrukt deze hinderlijke glans indien de glazen de juiste oriëntatie hebben. LICHT EN KLEUR PAGINA 1
Proef : We plaatsen een glas uit een polaroid zonnebril op de retroprojector en draaien dit glas om zijn as. Vaststelling: De lichtintensiteit...... We nemen een tweede glas en plaatsen dit boven het eerste glas. Vaststelling:...... We draaien het tweede glas nu over een hoek van 90 Vaststelling:...... Verklaring: Licht bestaat uit elektromagnetische golven. De lichtdeeltjes (= fotonen) trillen continu in alle richtingen loodrecht op de voortbewegingsrichting. Dit noemen we nietgepolariseerd licht (Figuur 2). Gepolariseerd licht bestaat slechts uit 1 trilrichting. Polariserend glas laat slechts 1 trilrichting door (Figuur 3). Aangezien het teruggekaatste zonlicht gepolariseerd licht is, kan een poloroid zonnebril deze hinderlijke reflectie tegen houden met een juiste oriëntatie van de glazen (Figuur 4). Figuur 2: Voorstelling van een elektromagnetische lichtgolf. LICHT EN KLEUR PAGINA 2
optiek Mertens Figuur 3: Polariserend glas laat slechts 1 trilrichting door (blauwe golf, hier verticaal door het glas). Figuur 4: Twee polaroid glazen waarvan de polarisatierichtingen loodrecht op elkaar staan. LICHT EN KLEUR PAGINA 3
Mechanische en elektromagnetische golven Proef: We plooien een paperclip zodat we een lusje verkrijgen. We nemen deze paperclip in een tang en dompelen deze in een bekertje met gedemineraliseerd water. We dompelen de vochtige paperclip in wat keukenzout (NaCl) en brengen het lusje in de vlam van een bunsenbrander. Vaststelling: de vlam krijgt een... kleur. We dompelen de vochtige paperclip in kaliumchloride (KCl) en brengen het lusje in de vlam van een bunsenbrander. Vaststelling: de vlam krijgt een... kleur. Verklaring: Als natrium- of kaliumdeeltjes verhit worden, zenden ze golven uit. De golflengte (zie Figuur 2) uitgezonden door natrium bedraagt 589 nm, de golflengte uitgezonden door kalium bedraagt 492 nm. Deze golven behoren tot het lichtspectrum, vandaar dat wij ze kunnen zien. Licht is een golf dat wordt uitgezonden door de zon en de aarde bereikt na een reis van 150 miljoen km door het luchtledige. Lichtgolven hebben dus geen middenstof nodig om zich voort te bewegen (in tegenstelling tot bv. geluid). Dergelijke golven noemen we elektromagnetische golven. Golven die wel een middenstof nodig hebben noemen we mechanische golven. Elektromagnetische golven zijn, net zoals mechanische golven, trillingen die zich verplaatsen en daarbij energie transporteren. Ze verschillen in golflengte, maar hebben allemaal dezelfde snelheid namelijk 300000 km/s (= 3,0. 10 8 m/s). Deze snelheid noemen we de lichtsnelheid, c. De relatie tussen golflengte, lichtsnelheid en frequentie wordt weergegeven met volgende formule : c = λ.f lichtsnelheid (m/s) = golflengte (m). frequentie (Hz) LICHT EN KLEUR PAGINA 4
Figuur 5: Voorstelling van het elektromagnetisch spectrum (γ -stralen, X-stralen, UVstralen, zichtbaar licht, IR-stralen, radiogolven. Kleurtemperatuur Zon- of lamplicht lijkt op het eerste gezicht geen speciale kleur te hebben, beide zijn wit, maar als het licht wordt gebroken door een prisma, ontstaat een spectrum van kleuren (Figuur 6). Figuur 6: breking van wit licht door een prisma LICHT EN KLEUR PAGINA 5
Zowel bij zonlicht als bij kunstlicht domineert een bepaalde kleur het spectrum. Midden op de dag is het zonlicht bijvoorbeeld veel blauwer dan s morgens. Dit aspect wordt weergegeven met de kleurtemperatuur. De kleurtemperatuur van een lichtbron voor wit licht, is gedefinieerd als de temperatuur van een zwart lichaam waarvan het uitgestraalde licht dezelfde kleurindruk geeft als de werkelijke lichtbron. De kleurtemperatuur van een lichtbron wordt meestal uitgedrukt in Kelvin (K). De golflengte van het uitgestraalde licht (zie elektromagnetisch spectrum) neemt af met een toenemende temperatuur. Hierdoor heeft blauwig licht (korte golflengte) een hogere kleurtemperatuur dan roodachtig licht (Figuur 7). Licht met een lage kleurtemperatuur wordt echter als "warmer" ervaren dan licht met een hoge kleurtemperatuur. In tabel 1 staan enkele voorbeelden van kleurtemperaturen. Figuur 7: Kleurtemperatuur uitgedrukt in Kelvin www.kleurenvisie.nl Tabel 1: Enkele waarden kleurtemperatuur. zonsopkomst of ondergang gloeilamp 100 watt halogeenlamp 500 watt een uur na zonsopkomst daglicht 12 uur 's middags fotografisch daglicht (flitsers) helder daglicht (blauwe hemel) 2000 K 2800 K 3200 K 3500 K 5400 K 5500 K 9600 K In de fotografie wordt kleurtemperatuur ook uitgedrukt in mireds (= Mircro Reciprocal Degrees) 1 mired = 1 000 000 / (kleurtemperatuur in Kelvin). LICHT EN KLEUR PAGINA 6
Kleurmenging Een wit voorwerp weerkaatst alle kleuren van het spectrum, een zwart object daarentegen absorbeert ze. Wanneer wit licht op een rode appel valt, zal het rood worden gereflecteerd en de rest van het spectrum geabsorbeerd. De materie neemt dus in meer of mindere mate golven op van het zichtbare licht waardoor iets een bepaalde kleur heeft. Additivieve kleurmenging hebben we als lichtgolven worden samengevoegd. De kleuren worden dan als het ware opgeteld. De hoofdkleuren zijn rood, groen en blauw. Figuur 8: Additieve kleurmenging De kleur van de materie wordt bepaald door de mate waarin de pigmenten in meer of mindere mate licht opnemen. Dit noemen we subtractieve kleurmenging. De hoofdkleuren kleuren hierbij zijn citroengeel, magentarood en cyaanblauw. Figuur 9: Subtractieve kleurmenging Om kleuren te drukken, moet bepaald worden welke hoofdkleuren men zal gebruiken. In figuur 10 staan drie veelgebruikte kleurenschema s naast elkaar weergegeven. LICHT EN KLEUR PAGINA 7
Figuur 10: Enkele veelgebruikte kleurencirkels. De drie hoofdkleuren staan onder de cirkel vermeld. LICHT EN KLEUR PAGINA 8
Opdracht: Simulatie gekleurde voorwerpen bekijken in gekleurd licht (bron: www.ecent.nl) Op basis van onderstaande opdracht willen we inzicht krijgen in de kleur die een voorwerp heeft als het beschenen wordt met gekleurd licht. Om dit te gaan onderzoeken maken we gebruik van een simulatie op de website van het walburgcollege. http://www.virtueelpracticumlokaal.nl ga naar optica > kleurmenging > kleurmenging Je ziet nu het volgende scherm verschijnen. Links staat in het witte vlak een gekleurde poppetjes. Dit is de simulatie. Rechts staat ook een gekleurd poppetje maar dit is geen simulatie. >doe het licht uit door op het lampje te klikken. Als je het licht uitzet, wordt alles zwart en verschijnen er onder in beeld de drie hoofdkleuren waar licht uit bestaat. Door met de linker muisknop te klikken op het rode balkje zet je het rode licht aan. >doe de gekleurde spots een voor een aan. LICHT EN KLEUR PAGINA 9
. Door met je muis in het rode licht te bewegen zie je een handje verschijnen. Als je dit handje ziet en de linker muisknop indrukt, dan kun je dit licht verschuiven. >sleep met je linkermuisknop de lichtvlekken naar een andere plek. Voor dit onderzoek gaan we alleen naar het hoofdje kijken, wat hiernaast staat afgebeeld en maken we onderstaande opdracht: LICHT EN KLEUR PAGINA 10
NAAM: 1. Onderzoek van de hoofdkleuren a. Zet alleen het rode licht aan en schuif het over het hoofd. Kleur in het plaatje hiernaast hoe het er dan uitziet. b. Zet alleen het groene licht aan en schuif het over het hoofd. Kleur in het plaatje hiernaast hoe het er dan uitziet. c. Zet alleen het blauwe licht aan en schuif het over het hoofd. Kleur in het plaatje hiernaast hoe het er dan uitziet. 2. Kijk goed naar de door jou gekleurde plaatjes en vul onderstaande tabel aan: Achtergrond Oortjes Wenkbrauw Ogen Neus Mond WIT LICHT ROOD GROEN BLAUW Wit Blauw Groen Groen Blauw Wit 3. Leg uit welke kleuren veranderen en in welke kleur ze veranderen als je in plaats van wit licht, gekleurd licht gebruikt:...... 4. Leg uit welke kleuren gelijk blijven als je in plaats van wit licht, gekleurd licht gebruikt:...... LICHT EN KLEUR PAGINA 11
5. Wat is er bijzonder aan de neus van dit poppetje, en hoe komt dat denk je?...... Links www.kleurenvisie.nl Op deze site vind je een overzicht van alle aspecten die met (kleuren) zien te maken hebben, zoals (waarnemings)psychologie, gezichtsbedrog, kleurgestoordheid, (kunst)licht, verf, drukwerk, computerkleur,... www.moorfotografie.nl/verschillende-soorten-kleur/ Alles over kleur met betrekking tot digitale fotografie. http://www.cs.brown.edu/exploratories/freesoftware/repository/edu/brown/cs/ exploratories/applets/colormixing/additive_color_mixing_guide.html hier kan je een programma starten om zelf additieve kleurmenging met RGB te onderzoeken www.virtueelpracticumlokaal.nl LICHT EN KLEUR PAGINA 12