Blaue Farbe in Wissenschaft und Natur

Blau ist eine der drei Grundfarben von Pigmenten in der Mal- und traditionellen Farbtheorie sowie im RGB-Farbmodell. Es liegt zwischen violett und grün auf dem Spektrum des sichtbaren Lichts. Das Auge nimmt Blau wahr, wenn es Licht mit einer dominierenden Wellenlänge zwischen ungefähr 450 und 495 Nanometern beobachtet. Die meisten Blues enthalten eine leichte Mischung aus anderen Farben; Azur enthält etwas Grün, während Ultramarin etwas Violett enthält. Der klare Taghimmel und die Tiefsee erscheinen aufgrund eines optischen Effekts, der als Rayleigh-Streuung bekannt ist, blau. Ein optischer Effekt namens Tyndall-Streuung erklärt blaue Augen. Entfernte Objekte erscheinen aufgrund eines anderen optischen Effekts, der atmosphärische Perspektive genannt wird, blauer.

Blau ist seit der Antike eine wichtige Farbe in Kunst und Dekoration. Der Halbedelstein Lapislazuli wurde im alten Ägypten für Schmuck und Schmuck verwendet und später, in der Renaissance, um das Pigment Ultramarin, das teuerste aller Pigmente, herzustellen. Im achten Jahrhundert verwendeten chinesische Künstler Kobaltblau, um feines blaues und weißes Porzellan zu färben. Im Mittelalter benutzten europäische Künstler es in den Fenstern der Kathedralen. Europäer trugen Kleidung, die mit dem Pflanzenfarbstoff gefärbt war, bis sie durch den feineren Indigo aus Amerika ersetzt wurde. Im 19. Jahrhundert ersetzten synthetische blaue Farbstoffe und Pigmente allmählich mineralische Pigmente und synthetische Farbstoffe. Dunkelblau wurde eine übliche Farbe für Militäruniformen und später, im späten 20. Jahrhundert, für Geschäftsanzüge. Da Blau häufig mit Harmonie in Verbindung gebracht wurde, wurde es als die Farbe der Flaggen der Vereinten Nationen und der Europäischen Union gewählt.

Umfragen in den USA und Europa zeigen, dass Blau die Farbe ist, die am häufigsten mit Harmonie, Treue, Vertrauen, Distanz, Unendlichkeit, Vorstellungskraft, Kälte und manchmal mit Traurigkeit assoziiert wird. In den Meinungsumfragen der USA und Europas ist es die beliebteste Farbe, die von fast der Hälfte der Männer und Frauen als ihre Lieblingsfarbe gewählt wird. Die gleichen Umfragen zeigten auch, dass Blau die Farbe war, die am meisten mit dem Männlichen, knapp vor Schwarz, assoziiert wurde und auch die Farbe war, die am meisten mit Intelligenz, Wissen, Ruhe und Konzentration assoziiert wurde.

Schattierungen und Variationen
Blau ist die Farbe des Lichts zwischen Violett und Grün im sichtbaren Spektrum. Blaue Farbtöne umfassen Indigo und Ultramarin, näher an Violett; reines Blau, ohne irgendeine Mischung anderer Farben; Cyan, das in der Mitte zwischen Blau und Grün liegt, und Blaugrün, Türkis, Aquamarin und Aquamarin.

Blau variiert auch in Farbton oder Tönung; dunklere Blautöne enthalten Schwarz oder Grau, während hellere Tönungen Weiß enthalten. Dunklere Blautöne umfassen Ultramarin, Kobaltblau, Marineblau und Preußischblau; während hellere Farbtöne Himmelblau, Azurblau und ägyptisches Blau einschließen. (Eine vollständige Liste finden Sie in der Liste der Farben).

Blaue Pigmente wurden ursprünglich aus Mineralien wie Lapislazuli, Kobalt und Azurit hergestellt, und blaue Farbstoffe wurden aus Pflanzen hergestellt;Gewöhnlich Waid in Europa und Indigofera tinctoria, oder echtes Indigo, in Asien und Afrika. Heute werden die meisten blauen Pigmente und Farbstoffe in einem chemischen Verfahren hergestellt.

Optik
Menschliche Augen nehmen Blau wahr, wenn sie Licht mit einer dominierenden Wellenlänge von ungefähr 450-495 Nanometern beobachten. Blues mit einer höheren Frequenz und somit einer kürzeren Wellenlänge erscheinen allmählich violetter, während solche mit einer niedrigeren Frequenz und einer längeren Wellenlänge allmählich grüner erscheinen. Reines Blau, in der Mitte, hat eine Wellenlänge von 470 Nanometern.

Isaac Newton fügte Blau als eine der sieben Farben in seiner Erstbeschreibung dem sichtbaren Spektrum hinzu. Er wählte sieben Farben, weil das die Anzahl der Noten in der Tonleiter war, von denen er glaubte, dass sie mit dem optischen Spektrum zusammenhingen. Er hat Indigo, den Farbton zwischen Blau und Violett, als eine der getrennten Farben aufgenommen, obwohl er heute gewöhnlich als eine blaue Farbe betrachtet wird.

In der Malerei und in der traditionellen Farbtheorie ist Blau eine der drei Grundfarben von Pigmenten (rot, gelb, blau), die zu einer großen Farbpalette gemischt werden können. Rot und Blau zusammengemischt bilden Violett, Blau und Gelb zusammen Grün. Durch Mischen aller drei Primärfarben entsteht ein dunkles Grau.Seit der Renaissance verwendeten Maler dieses System, um ihre Farben zu schaffen. (Siehe RYB-Farbsystem.)

Das RYB-Modell wurde bereits 1725 von Jacob Christoph Le Blon für den Farbdruck verwendet. Später entdeckten Druckereien, dass durch die Verwendung von Kombinationen aus magentafarbener, cyanfarbener, gelber und schwarzer Tinte genauere Farben erzeugt, auf separate Farbplatten gelegt und dann überlagert werden konnten eins nach dem anderen auf Papier. Diese Methode könnte fast alle Farben im Spektrum mit angemessener Genauigkeit erzeugen.

Im 19. Jahrhundert fand der schottische Physiker James Clerk Maxwell eine neue Art, Farben durch die Wellenlänge ihres Lichts zu erklären. Er zeigte, dass weißes Licht durch die Kombination von rotem, blauem und grünem Licht erzeugt werden kann und dass praktisch alle Farben durch verschiedene Kombinationen dieser drei Farben hergestellt werden können. Seine Idee, additive Farbe oder das RGB-Farbmodell genannt, wird heute verwendet, um Farben auf Fernsehern und Computerbildschirmen zu erzeugen. Der Bildschirm ist mit winzigen Pixeln mit je drei fluoreszierenden Elementen zur Erzeugung von rotem, grünem und blauem Licht bedeckt. Wenn die roten, blauen und grünen Elemente gleichzeitig leuchten, sieht das Pixel weiß aus. Wenn der Bildschirm von hinten mit Elektronen abgetastet wird, erzeugt jeder Pixel seine eigene Farbe und bildet ein komplettes Bild auf dem Bildschirm.

Auf dem HSV-Farbrad ist das Komplement von Blau gelb; das heißt, eine Farbe, die einer gleichen Mischung von rotem und grünem Licht entspricht. Bei einem Farbrad, das auf der traditionellen Farbtheorie (RYB) basiert, bei der Blau als Primärfarbe galt, wird seine Komplementärfarbe als Orange betrachtet (basierend auf dem Munsell-Farbrad).

Pigmente und Farbstoffe

Blaue Pigmente wurden aus Mineralien, insbesondere Lapislazuli und Azurit ( Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 ) hergestellt . Diese Mineralien wurden zerkleinert, zu Pulver vermahlen und dann mit einem schnell trocknenden Bindemittel, wie Eigelb (Temperamalerei) gemischt; oder mit einem langsam trocknenden Öl, wie Leinöl, für Ölgemälde. Um blau gefärbtes Glas herzustellen, wurde Kobaltblau (Cobalt (II) -Aluminat : CoAl 2 O 4 ) -Pigment mit dem Glas gemischt. Andere gebräuchliche blaue Pigmente, die aus Mineralien hergestellt sind, sind Ultramarin ( Na 8-10 Al 6 Si 6 O 24 S 2-4 ), Coelinblau (hauptsächlich Kobalt (II) -Stanat: Co 2 SnO 4 ) und Preußischblau (Miloriblau: hauptsächlich Fe 7 (CN) 18 ).

Natürliche Farbstoffe zum Färben von Stoff und Wandteppichen wurden aus Pflanzen hergestellt. Woad und echtes Indigo wurden verwendet, um Indigo-Farbstoff zu erzeugen, der verwendet wurde, um die Stoffe Blau oder Indigo zu färben. Seit dem 18. Jahrhundert wurden natürliche blaue Farbstoffe weitgehend durch synthetische Farbstoffe ersetzt.

Lapislazuli, das mehr als dreitausend Jahre in Afghanistan abgebaut wurde, wurde für Schmuck und Schmuck verwendet und später zerkleinert und pulverisiert und als Pigment verwendet. Je mehr es gemahlen wurde, desto heller wurde die blaue Farbe.

Azurit, in Europa und Asien üblich, wird durch die Verwitterung von Kupfererzvorkommen produziert. Es wurde zerkleinert und pulverisiert und als Pigment aus alten Zeiten verwendet,

Natürliches Ultramarin, hergestellt durch Mahlen und Reinigen von Lapislazuli, war das beste verfügbare blaue Pigment im Mittelalter und der Renaissance. Es war sehr teuer, und in der italienischen Kunst der Renaissance war es oft die Roben der Jungfrau Maria vorbehalten.

Ägyptisches Blau, das erste künstliche Pigment, das im dritten Jahrtausend v. Chr. Im alten Ägypten durch Mahlen von Sand, Kupfer und Natron geschaffen und dann erhitzt wurde. Es wurde oft in Grabmalereien und Trauerobjekten verwendet, um die Toten in ihrem Leben nach dem Tod zu schützen.

Gemahlener Azurit wurde oft in der Renaissance als Ersatz für den viel teureren Lapislazuli verwendet. Es war blau, aber instabil und konnte im Laufe der Zeit dunkelgrün werden.

Cerulean wurde mit Kupfer und Kobaltoxid hergestellt und verwendet, um eine himmelblaue Farbe zu erzeugen. Wie Azurit könnte es verblassen oder grün werden.

Kobaltblau. Kobalt wird seit Jahrhunderten zum Färben von Glas und Keramik verwendet; Es wurde verwendet, um die tiefblauen Buntglasfenster der gotischen Kathedralen und des chinesischen Porzellans beginnend in der T’ang Dynastie zu machen. Im Jahr 1799 machte ein französischer Chemiker, Louis Jacques Thénard, ein synthetisches kobaltblaues Pigment, das bei Malern sehr beliebt wurde.

Indigo-Farbstoff wird aus dem Färbemittel Indigofera tinctoria gewonnen, einer Pflanze, die in Asien und Afrika verbreitet ist, aber in Europa bis ins 15. Jahrhundert wenig bekannt ist. Seine Einfuhr in Europa revolutionierte die Farbe der Kleidung. Es wurde auch die Farbe in Blue Denim und Jeans verwendet. Fast alle Indigofarbstoffe, die heute produziert werden, sind synthetisch.

Chemische Struktur von Indigo-Farbstoff, einem weithin produzierten blauen Farbstoff. Blaue Jeans bestehen aus 1-3 Gew .-% dieser organischen Verbindung.

Synthetisches Ultramarinpigment, 1826 erfunden, hat die gleiche chemische Zusammensetzung wie natürliches Ultramarin. Es ist lebendiger als natürliches Ultramarin, weil die Partikel kleiner und einheitlicher sind und somit das Licht gleichmäßiger verteilen.

Wissenschaftliche Naturstandards
Emissionsspektrum von Cu 2+

Elektronisches Spektrum von Wasserionen Cu (H 2 O) 2+ 6

Warum der Himmel und das Meer blau erscheinen
Von den Farben im sichtbaren Lichtspektrum hat Blau eine sehr kurze Wellenlänge, während Rot die längste Wellenlänge hat. Wenn Sonnenlicht die Atmosphäre durchdringt, werden die blauen Wellenlängen durch die Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle breiter gestreut, und mehr Blau kommt zu unseren Augen. Dieser Effekt wird Rayleigh-Streuung genannt, nach Lord Rayleigh, dem britischen Physiker, der ihn entdeckte. Es wurde 1911 von Albert Einstein bestätigt.

In der Nähe von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang kommt das meiste Licht, das wir sehen, fast tangential zur Erdoberfläche, so dass der Lichtweg durch die Atmosphäre so lang ist, dass viel blaues und sogar grünes Licht ausgestreut wird und die Sonnenstrahlen und die Sonne zurücklassen Wolken es leuchtet rot.Wenn man also den Sonnenuntergang und den Sonnenaufgang betrachtet, ist die Farbe Rot wahrnehmbarer als irgendeine der anderen Farben.

Das Meer wird aus dem gleichen Grund als blau angesehen: Das Wasser absorbiert die längeren Wellenlängen von Rot und reflektiert und streut das Blau, das zum Auge des Betrachters kommt. Die Farbe des Meeres wird auch durch die Farbe des Himmels beeinflusst, die von Partikeln im Wasser reflektiert wird; und durch Algen und Pflanzen im Wasser, die es grün aussehen lassen können; oder durch Sediment, wodurch es braun aussehen kann.

Atmosphärische Perspektive
Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto blauer erscheint es oft für das Auge. Zum Beispiel erscheinen Berge in der Ferne oft blau. Dies ist der Effekt der atmosphärischen Perspektive; Je weiter ein Objekt vom Betrachter entfernt ist, desto weniger Kontrast besteht zwischen dem Objekt und seiner Hintergrundfarbe, die normalerweise blau ist. In einem Bild, in dem verschiedene Teile der Komposition blau, grün und rot sind, erscheint das Blau entfernter und das Rot näher am Betrachter. Je cooler eine Farbe ist, desto entfernter erscheint sie.

Astronomie
• Ein blauer Riese ist die größte Art von Sternen. Ein blauer Überriese ist noch größer.

Blaue Augen
Blaue Augen enthalten eigentlich kein blaues Pigment. Die Augenfarbe wird durch zwei Faktoren bestimmt: die Pigmentierung der Augeniris und die Streuung des Lichts durch das trübe Medium im Stroma der Iris. Beim Menschen schwankt die Pigmentierung der Iris von hellbraun bis schwarz. Das Auftreten von blauen, grünen und haselnussfarbenen Augen resultiert aus der Rayleigh-Streuung von Licht im Stroma, einem optischen Effekt, der dem ähnelt, was für die Bläue des Himmels verantwortlich ist. Die Iris der Augen von Menschen mit blauen Augen enthalten weniger dunkles Melanin als die von Menschen mit braunen Augen, was bedeutet, dass sie weniger kurzwelliges blaues Licht absorbieren, das stattdessen zum Betrachter reflektiert wird. Die Augenfarbe variiert auch in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen, insbesondere bei helleren Augen.

Blaue Augen sind am häufigsten in Irland, der Ostsee und Nordeuropa und sind auch in Ost-, Mittel- und Südeuropa zu finden. Blaue Augen finden sich auch in Teilen Westasiens, vor allem in Afghanistan, Syrien, Irak und Iran. In Estland haben 99% der Menschen blaue Augen. In Dänemark vor 30 Jahren hatten nur 8% der Bevölkerung braune Augen, obwohl durch die Einwanderung heute diese Zahl etwa 11% beträgt. In Deutschland haben etwa 75% blaue Augen.

In den Vereinigten Staaten haben ab 2006 jeder sechste Mensch oder 16,6% der Gesamtbevölkerung und 22,3% der weißen Bevölkerung blaue Augen, verglichen mit etwa der Hälfte der 1900 geborenen Amerikaner und einem Drittel der Bevölkerung Amerikaner geboren 1950. Blaue Augen werden bei amerikanischen Kindern immer seltener. In den USA haben Jungen mit 3 bis 5 Prozent häufiger blaue Augen als Mädchen.

Laser
Laser, die in der blauen Region des Spektrums emittiert wurden, wurden 2010 mit der Veröffentlichung der kostengünstigen leistungsstarken 445-447 nm-Laserdiodentechnologie für die breite Öffentlichkeit zugänglich. Zuvor waren die blauen Wellenlängen nur durch DPSS zugänglich, die vergleichsweise teuer und ineffizient sind, jedoch werden diese Technologien aufgrund ihrer überlegenen Strahlqualität immer noch von der wissenschaftlichen Gemeinschaft für Anwendungen einschließlich Optogenetik, Raman-Spektroskopie und Teilchenbild-Geschwindigkeitsmesser verwendet. Blaugaslaser werden auch weiterhin häufig für Holographie, DNA-Sequenzierung, optisches Pumpen und andere wissenschaftliche und medizinische Anwendungen verwendet.