Der Begriff Licht bezieht sich in der Regel auf für das menschliche Auge sichtbares Licht mit Wellenlängen im Bereich von etwa 400-700 Nanometern (nm) zwischen dem Infrarot (mit längeren Wellenlängen) und dem Ultraviolett (mit kürzeren Wellenlängen).

Physik

Die Physik betrachtet „Licht“ als elektromagnetische Strahlung (EMS), wie auch Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, Mikrowellen und Radiowellen, die sich alle als Wellen ausbreiten. Die primären Eigenschaften solcher Strahlen sind Intensität, Ausbreitungsrichtung, Frequenz- oder Wellenlängenspektrum und Polarisation.

Der winzige Ausschnitt aus dem Gesamtspektrum der elektromagnetischen Wellen, für den wir einen Empfangsapparat besitzen.

Spektrum der Elektromagnetischen Strahlung

Eine Lichtquelle wird physikalisch durch die Wellenlängen (oder Frequenz [Hz]) und die Stärke der von ihr ausgehenden Strahlen definiert. Die passende Maßeinheit für die Länge von Lichtwellen ist das nm = Nanometer = 10-9 m = 1 Milliardstel Meter. Wahrnehmbar sind Wellen ab 380 nm bis ca. 780 nm. Unterhalb 400nm und oberhalb 700nm ist ihre Wirkung auf das "Auge" aber so minimal, daß für die praktische Farbmessung nur der Bereich 400 - 700 nm relevant ist.


Im Vakuum breitet sich Licht mit der konstanten Lichtgeschwindigkeit von knapp 300.000 km/s aus. Trifft Licht auf Materie, so kann es gestreut, reflektiert, gebrochen oder absorbiert werden. Zudem ändert es abhängig vom Medium (Vakuum, Luft, Wasser, Glas, etc.) seine Geschwindigkeit.

Die duale wellen- und teilchenartige Natur des Lichts ist als Wellen-Teilchen-Dualität bekannt. Die Erforschung des Lichts, die so genannte Optik, ist ein wichtiges Forschungsgebiet der modernen Physik.

Wahrnemmung

Über das Auge & Gehirn wird Licht als Sinnesreiz wahrgenommen. Dabei wird die Intensität des Lichts als Helligkeit wahrgenommen, die spektrale Zusammensetzung als Farbe.

Ohne Licht können wir keine Farbe sehen. Erst durch Lichteinfall wird Farbe eines Objekts sichtbar, allerdings ist diese nicht nur vom den optischen Eigenschaften des Objekts, sondern auch von der spektralen Zusammensetzung (siehe auch: Metamerie des Umgebungslichts abhängig. Ein Apfel kann z.B. unter Glühbirnenlicht röter erscheinen als unter natürlichem Tageslicht. Diese ist eine von mehreren Variablen, die häufig zu Inkonsistenzen bei der Bewertung oder Kommunikation der Farbe einer Probe führt. Daher zunächst die Klärung (Definition) einiger wesentlicher Begriffe der Farbmetrik (siehe auch: Spektralphotometer).

Lichtquellen

Die wesentliche Lichtquelle auf der Erde ist die Sonne. Ihr Licht liefert die Energie, aus der Pflanzen Zucker herstellen, meist in Form von Stärke. Dieser Prozess der Photosynthese liefert praktisch die gesamte Energie, die von Lebewesen verbraucht wird.
Historisch gesehen war eine weitere wichtige Lichtquelle das Feuer, von alten Lagerfeuern bis hin zu modernen Kerosinlampen. Mit der Entwicklung von elektrischen Leuchten und Energiesystemen hat die elektrische Beleuchtung das Feuerlicht ersetzt.
Einige Tierarten erzeugen ihr eigenes Licht, ein Prozess namens Biolumineszenz. Zum Beispiel benutzen Glühwürmchen Licht, um Gefährten zu finden, und Vampirtintenfische benutzen es, um Fressfeinde zu verwirren.

Fluoreszenz

Fluoreszenz ist die Emission von Licht durch eine Substanz, die zuvor Licht oder andere elektromagnetische Strahlung absorbiert hat. Es ist eine Form der Lumineszenz. In den meisten Fällen hat das emittierte Licht eine längere Wellenlänge und damit eine geringere Energie als die absorbierte Strahlung.
Im Gegensatz zu phosphoreszierenden Materialien, die noch einige Zeit nach der Anregung Licht emittieren, erlöschen fluoreszierende Materialien wenn die Strahlungsquelle versiegt.


Temperaturstrahler

Als Temperaturstrahler (auch thermische Strahlung; Wärmestrahlung) gelten „Körper“, die bei Erhitzung Licht aussenden. Erhitzt man einen z. B. ein Stück Eisen, wird es bei etwa 550°C beginnen, rot zu glühen durch weitere Erhitzung glüht es gelb, dann weiß und schließlich blau. Temperaturstrahler senden stets ein kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Wellen aus, dessen Maximum sich mit steigender Temperatur zu kürzeren Wellenlängen hin. Neben der Sonne und Bogenlampen, ist die Glühbirne ein Beispiel: deren Glühwendel gibt nur etwa 5 Prozent Licht und 95 Prozent Wärme ab.

Schwarzer Körper

Ein Schwarzer Körper (auch: Schwarzer Strahler, planckscher Strahler) ist eine idealisierte thermische Strahlungsquelle. Die Idealisierung besteht darin, dass solch ein Körper alle auftreffende elektromagnetische Strahlung jeglicher Wellenlänge vollständig absorbiert, und Gleichzeitig sendet er Wärmestrahlung aus, deren Intensität und spektrale Verteilung nur von seiner Temperatur abhängen (und nicht von weiteren physikalischen Eigenschaften des Körpers).
Er wird als Vergleichskörper zur Beschreibung und Messung der Temperaturstrahlung von realen Körpern benutzt.

Nicht-Temperaturstrahler

Hier wird durch Anregung von Gasatomen Licht ausgesendet (physikalisch: Lumineszenz), die Temperatur verändert sich kaum. Gasentladungslampen (z.B. Neonröhre) zählen bspw. zu dieser Kategorie. Nicht-Temperaturstrahler verfügen über kein kontinuierliches Farbspektrum, sondern strahlen diskret an spezifischen Wellenlängen Licht aus.

Objekte

Transparenz

Transparenz (lat.: trans (= (hin)durch) und (ap)parere (= sich zeigen, scheinen)) bezeichnet in der Optik die Fähigkeit von Materie, Licht (elektromagnetische Wellen) hindurchzulassen (Transmission).

Die Transparenz einer Kunststoffprobe steht in direktem Zusammenhang mit der fehlenden (oder sehr geringen) Streuung in einer Probe. In diesem Fall absorbieren die Farbmittel und/oder die Polymere (Kunststoffe) selektiv einen Anteil des Spektrums, wodurch die wahrgenommene Farbe entsteht. Anstatt jedoch das restliche Licht innerhalb zu streuen (reflektieren, remittieren), lässt die Probe dieses restliche Licht durch, was zur Transparenz führt.

In Kunststoffen werden zwei Arten von Farbstoffen verwendet: Pigmente, die in der Polymermatrix dispergiert sind, und Farbstoffe, die in der Polymermatrix selbst löslich sind. Lösliche Farbstoffe absorbieren nur Licht, sie streuen kein Licht, was zu transparenten Proben führt.
Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung eines roten Farbstoffs zur Einfärbung von Rücklichtgläsern aus Lexan*-Polycarbonat (PC). In diesem Beispiel absorbiert der rote Farbstoff selektiv alles bis auf das rote Licht, das durch die Kunststoffkappe nach außen gelangt.

Transmissionsgrad

Der Transmissionsgrad τ (oder T) gibt an, welcher Teil des auf ein Objekt fallendes Lichts durch dieses hindurchtritt:
τ = (transmittierte Strahlungsleistung (I) / einfallende Strahlungsleistung (I(0))).

Opazität

Opazität (Lat.: opacitas (= Trübung, Beschattung)) bezeichnet mangelnde Durchsichtigkeit bzw. mangelnde Durchlässigkeit für Licht und gilt allgemein als das Gegenteil von Transparenz.

Die Opazität von z.B. einer Kunststoffprobe (oder von Papier) ist das direkte Ergebnis von Absorption und Streuung. Pigmente und Polymere haben unterschiedliche Fähigkeiten, Licht selektiv zu absorbieren und zu streuen. Wenn die Fähigkeit eines bestimmten Pigments und/oder Polymers, Licht selektiv zu absorbieren und zu streuen, groß genug ist, erzeugt dieses Pigment oder Polymer Opazität in einer Kunststoffprobe. Diese Streuung zusammen mit der selektiven Absorption des Pigments bestimmt die Farbe und die Opazität eines Kunststoffobjekts.

Opazitätsgrad

Opazität ist der Kehrwert der Transmission T:
O = 1/T = I(0)/I mit einfallenden Lichtstrom I(0) und dem transmittierten Lichtstrom I (alos dem "hinter" der Probe).

Transluzenz

Transluzente Objekte lassen etwas Licht hindurch. Materialien wie Milchglas und einige Kunststoffe werden als transluzent bezeichnet. Wenn Licht auf transluzente Materialien trifft, geht nur ein Teil des Lichts hindurch. Das Licht durchdringt die Materialien nicht direkt, sondern es wechselt hierbei mehrmals die Richtung und wird gestreut.
Beispiel Milchglas: durch die raue Oberfläche wird das Licht wellenlängenunabhängig gestreut. Wir können nicht klar hindurchsehen und die Objekte auf der anderen Seite erscheinen unscharf und diffus.

Bei lichtundurchlässigen Materialien wie Metall und Holz, spricht man hingegen von Opazität.

Die Transluzenz eines Materials resultiert aus einer Kombination von Absorption, Streuung und Transparenz. Der Beitrag jedes dieser Attribute in den verschiedenen Wellenlängenbereichen bestimmt die wahrgenommene Farbe. Viele Kunststoffprodukte fallen in die Transluzenzgruppe. Offensichtlich hängt die wahrgenommene Transluzenz eines Harzes in einer Anwendung stark von der Bauteildicke und der Stärke der Lichtquellen ab, die die Anwendung beleuchten.

Es ist zu beachten, dass die vom Auge wahrgenommene Transluzenz oder Opazität bei der Messung mit einem Farbmessgerät nicht in jedem Fall korrekt erfasst bzw. interpretiert werden kann.