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Farbe ist aus naturwissenschaftlicher Sicht kein objektives Materialmerkmal, sondern das Ergebnis der Wechselwirkung von Licht mit Materie. Trifft weißes Licht auf einen Stoff, werden bestimmte Wellenlängen absorbiert, während andere reflektiert oder gestreut werden. Die reflektierten Anteile des sichtbaren Spektrums (ca. 400–700 nm) bestimmen den Farbeindruck, den wir wahrnehmen. Die Ursache für diese selektive Absorption liegt in der chemischen Struktur eines Materials. Moleküle besitzen charakteristische Elektronenübergänge, bei denen nur bestimmte Energien (bzw. Wellenlängen) aufgenommen werden können. Besonders ausgeprägt ist dies bei organischen Verbindungen mit konjugierten Doppelbindungen oder Farbstoffen, die gezielt Licht im sichtbaren Bereich absorbieren. Um Materialien genauer zu charakterisieren, betrachtet man nicht nur „eine Farbe“, sondern das gesamte Reflexions- oder Absorptionsspektrum. Dieses zeigt, wie stark ein Stoff Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge reflektiert oder absorbiert.
Ein Spektrometer misst genau diese spektrale Verteilung. Es zerlegt Licht in seine einzelnen Wellenlängenbestandteile (z. B. mithilfe eines Prismas oder Gitters) und ermöglicht so eine detaillierte Analyse der Materialeigenschaften. Spektrometer sind ein wichtiges Werkzeug im Bereich der Chemie, Pharmazie und Biotechnologie.
Sensoren wie der APDS9999 arbeiten zwar nicht mit vollständigen Spektren wie ein Spektrometer, erfassen jedoch mehrere spektrale Kanäle (z. B. Rot, Grün, Blau, Clear). Dadurch können sie eine vereinfachte spektrale Analyse durchführen und Farben zuverlässig unterscheiden. Unser Farbsensor bildet damit einen praxisnahen Einstieg in die spektrale Messtechnik. Wer genauer wissen möchte, wie das funktioniert und was sich hinter dem Lambert-Beerschen Gesetz verbirgt, der versuche sich am Selbstbau eines Absorptionsspektrometers. Die tolle Idee für den MINT-Unterricht und das mobile Schülerlabor stammt von der HAW-Hamburg.
Mobile Spektrometer ermöglichen die direkte Identifikation von Kunststoffen vor Ort, ohne aufwendige Laborausrüstung. Sie nutzen meist Nahinfrarot-Spektroskopie (NIR), bei der das Material mit Licht im infraroten Wellenlängenbereich bestrahlt wird. Die reflektierten oder absorbierten Anteile liefern ein charakteristisches Spektrum, das wie ein „Fingerabdruck“ für den jeweiligen Kunststoff wirkt. Durch den Vergleich mit hinterlegten Referenzdaten können Materialien wie PET, PE oder PP zuverlässig unterschieden werden. Solche Systeme kommen beispielsweise im Recycling, in der Qualitätskontrolle der Pharmaindustrie oder bei der Materialsortierung zum Einsatz. In Kombination mit Mikrocontrollern und drahtloser Datenübertragung lassen sich daraus kompakte, vernetzte Messsysteme entwickeln, die eine schnelle und automatisierte Materialerkennung ermöglichen.
Bitte beachten Sie: Sobald Sie sich das Video ansehen, werden Informationen darüber an VCRP/Panopto übermittelt. Weitere Informationen dazu finden Sie hier.
Auch für Medieninformatiker ist Farbe zentral, da sie die Wahrnehmung, Benutzerführung und emotionale Wirkung digitaler Anwendungen maßgeblich beeinflusst und somit ein entscheidender Faktor für die Gestaltung intuitiver und ansprechender Interfaces ist. Zwischen digital definierten Farben (RGB-Werte) und der physikalischen Darstellung auf einem Display besteht oft ein Unterschied. Ziel bei der Bildschirmkalibrierung ist es, Farben auf Displays möglichst korrekt und konsistent darzustellen - unabhängig von Gerät, Umgebungslicht oder Alter des Bildschirms. Professionelle Kalibrierungssysteme verwenden spezielle Sensoren (Colorimeter oder Spektrometer), die direkt vor dem Bildschirm messen, welche Farben tatsächlich ausgegeben werden. Diese Messwerte werden mit Sollwerten verglichen und das System anschließend so angepasst, dass die Darstellung möglichst farbtreu ist.
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