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Licht und Pigmente

Die vom menschlichen Auge wahrgenommene Strahlung, ob natürlichen oder künstlichen Ursprungs, ist von elektromagnetischer Natur. Im möglichen Gesamtspektrum dieser elektromagnetischen Strahlung umfaßt der sichtbare Teil nur ein relativ schmales Band, welcher sich im Bereich zwischen 390 bis 760 nm (10-9m) bewegt. Er wird begrenzt von der kurzwelligen ultravioletten und der langwelligen infraroten Strahlung.

Das Gemisch dieser Wellenlängen wird vom Menschen als weiß empfunden und deswegen als "Weißlicht" bezeichnet. Es kann durch ein Prisma in die Spektralfarben rot, orange, gelb, grün, blaugrün, blau und violett zerlegt werden; jeder Farbe entspricht eine definierte Wellenlänge (Lambda). Rekombination aller Spektralfarben ergibt wiederum weißes Licht.

Der Eindruck einer Farbe entsteht also immer dann, wenn ein Teilbetrag der sichtbaren Strahlung fehlt und das Auge gewissermaßen nur noch den Restbetrag oder die Differenz wahrnimmt. Genau wie die übrigen Formen der elektromagnetischen Strahlung breitet sich Licht mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km pro sec aus.

Beim Licht handelt es sich um eine Wellenbewegung feinster Partikel, der Photonen, welche die kleinsten absorbiebaren Einheiten der elektromagnetischen Strahlung darstellen. Sie werden auch als Quanten bezeichnet.
Die Energie eines solchen Lichtquant ist jedoch nicht konstant gleich, sondern verhält sich zur Wellenlänge der Strahlung umgekehrt proportional: je kürzer die Wellelänge, desto höher ihre Energie.
Im Bereich der sichtbaren Strahlung tragen die Photonen des kurzwelligen violetten Lichtes die größte Energie. Weißlicht besteht also nicht aus (energetisch) gleichartigen Quanten, sondern aus einem Gemisch aus Quanten verschiedener Strahlungsenergien. Diese sind auch für die meisten lichtabhängigen biologischen Reaktionen zuständig.

Dass wir das menschliche Auge als Massstab zur Unterscheidung und Bewertung verschiedener Wellenlängen (Farben) heranziehen, ist naheliegend. Doch besitzen die Augen anderer Organismen eine andere optische Empfindlichkeit (Wahrnehmung). So können Bienen und andere Insekten das für uns unsichtbare Ultraviolett wahrnehmen.
Tierische und pflanzliche Organismen sind mit Photorezeptoren oder Pigmenten ausgestattet, welche bestimmte Strahlungsanteile "verschlucken", das heißt absorbieren, für andere hingegen sind sie optisch durchlässig. Normalerweise handelt es sich bei diesen Substanzen um farbige, komplexe organische Verbindungen, deren chemische Struktur für diese optische Eigenschaft verantwortlich ist. Die Funktion der Pigmente besteht darin, Strahlung bestimmter Wellenlänge zu absorbieren und für einen photochemischen Prozess nutzbar zu machen. Die nicht absorbierten Strahlungsanteile bleiben photochemisch unwirksam.
Allerdings variiert der Absorptionsbereich tierischer und pflanzlicher Pigmente. Allgemein absorbieren die pflanzlichen Pigmente über den Bereich des für uns sichtbaren Bereichs hinaus ultraviolette (300-390 nm) und infrarote (760-1100 nm) Strahlung. Unterschiedlich ist auch die Nutzung der absorbierten Strahlungsmenge: Während sie bei der Photosynthese vor allem unter Beihilfe des Chlorophylls in chemische Energie überführt wird, fehlt den meisten lichtabhängigen Prozessen in der freien Natur diese typische Energieumformung.

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