Dass es drei Grundfarben gibt, ist ja allgemein bekannt. Aber könnten es auch vier sein? Oder zwei? Warum sehen wir genau drei Grundfarben? Nun, daran sind (höchstwahrscheinlich) die Dinosaurier schuld.
Um zu verstehen, was die Dinos, die ja vor über 65 Millionen Jahren gelebt haben, mit dem Farbsehen zu tun haben, müssen wir erstmal verstehen, wie das Farbsehen überhaupt funktioniert.
Stäbchen und Zapfen
Unser Auge hat zwei verschiedene Typen von Sinneszellen: Die Stäbchen und die Zapfen (früher hießen die “Zäpfchen”, aber der Begriff ist irgendwie in Ungnade gefallen oder nicht mehr politisch korrekt oder so…). Die Stäbchen sind für’s Sehen bei wenig Licht zuständig – sie können keine Farben unterscheiden, weswegen nachts ja alle Katzen grau sind. Wer gern Sterne beobachtet, weiß vielleicht, dass man sehr schwache Himmelsobjekte (z.B. die Andromeda-Galaxie) am besten erkennt, wenn man sie nicht direkt fixiert, sondern ein bisschen daneben guckt, Das liegt daran, das im Bereich des schärfsten Sehens auf der Netzhaut nahezu keine Stäbchen liegen, sondern nur Zapfen, und die sind nicht so lichtempfindlich.
Egal – für alles, was jetzt kommt, können wir die Stäbchen eigentlich ignorieren und uns ausschließlich mit den Zapfen befassen. In den Zapfen gibt es Moleküle, die Licht absorbieren und in Signale umwandeln (sonst könnten wir ja nix sehen), und zwar drei verschiedene Sorten. Man nennt sie meist L, M und S für lange (long), mittlere (medium) und kurze (short) Wellenlängen. Das Absorptionsmaximum der L-Zapfen liegt im grün-gelben Bereich, das der M-Zapfen im Gelbrünen und das der S-Zapfen im Blauen:
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Von Cone-response.svg: User:Sakurambo, User:TAKASUGI Shinji, User:Russavia
derivative work: Kopiersperre – Diese Datei wurde von diesem Werk abgeleitet Cone-response.svg: , CC BY-SA 3.0, Link
Das Bild zeigt das Absorptionsspektrum der drei Moleküle (die schwarze Linie ist die für die Stäbchen, wenn ich es richtig verstehe), zeigt also, wie stark das jeweilige Molekül durch Licht einer bestimmten Wellenlänge angeregt wird. Mit Licht einer Wellenlänge von z.B. 564 Nanometern werden die L-Zapfen stark angeregt, die M-Zapfen auch noch einigermaßen, die S-Zapfen dagegen fast gar nicht. Bei etwa 650 Nanometern regen wir fast nur noch die L-Zapfen an, wenn auch wesentlich schwächer. Im Bereich des roten Lichts sind wir also (wegen der schwächeren Absorption) wesentlich weniger lichtempfindlich – deshalb sehen grüne Laserpointer auch viel heller aus als rote, obwohl sie meist eine ähnliche Lichtleistung ausstrahlen. Blaues Licht dagegen regt die S-Zapfen an, aber auch die M- und L-Zapfen. Trotzdem erscheint es natürlich richtig blau – Licht, das nur die S-Zapfen anregt, gibt es eben nicht, deshalb haben wir dafür auch keine Farbbegriffe.
Weil wir drei unterschiedliche Moleküle haben, ist jede Farbwahrnehmung dadurch bestimmt, wie stark diese drei Moleküle angeregt werden. Also: Drei Moleküle, drei Grundfarben. (Ich vereinfache hier ein bisschen, die detaillierte “Verschaltung”, mit der aus den Molekülanregungen die Farben werden, ist etwas komplizierter, das Prinzip stimmt aber.)
Was bei dem Bild der Absorptionsspektren sicher sofort auffällt ist, dass das Spektrum für L- und M-Zapfen sehr ähnlich sind. Wir können deshalb Licht im Wellenlägenbereich zwischen so etwa 530 und 570 Nanometern nicht so sehr gut in unterschiedliche Farben auflösen. Nachtrag Das war eigentlich Unsinn – es ist ja eher andersherum: Wir nehmen in diesem Bereich schon kleine Wellenlängenunterschiede als deutlich unterschiedliche Farben wahr.Das wiederum hat auch durchaus Vorteile, wie gleich erklärt wird.
Deshalb ist in einem Spektrum (oder im Regenbogen) der gelbe Bereich vergleichsweise schmal, während vor allem blau und rot viel breiter sind:
Von Tatoute and Phrood – Unbekannt, CC BY-SA 3.0, Link
Entsprechend können wir nicht so viele Gelbtöne unterscheiden – auch dafür könnt ihr euch bei den Dinosauriern bedanken.
Nachtrag/Korrektur: Der Satz ist zwar nicht wirklich falsch, aber irreführend: Dadurch dass die beiden Spektren so dicht beieinander liegen, können wir Wellenlängen in diesem Bereich sehr genau unterscheiden 530nm sieht für uns eben ganz anders aus als 560nm. Der gelbe Bereich ist dadurch sehr eng, das ist natürlich richtig.
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