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Zur Wahrnehmung von Licht

Zur Wahrnehmung von Licht

Zur Wahrnehmung von Licht

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Bürger | veröffentlicht am: 01 Oktober 2021 | aktualisiert am: 06 Oktober 2021

"Doppelte Leistung, die in Watt gemessen wird, ergibt keinen doppelt starken Lichteindruck."

Im Folgenden seien einige grundlegende Begriffe erläutert, welche bei Beleuchtung eine Rolle spielen. Diese gelten allgemein, sind auch auf den Leuchtmitteln („Birnen“) des Haushalts angegeben. Doch ist nachstehend an die nächtliche Beleuchtung des öffentlichen Raumes, beispielsweise von Verkehrsflächen, gedacht.

Strahlung und Sehen

Zu unterscheiden sind Licht physikalisch als Strahlung einerseits, andererseits Licht als biologische Wahrnehmung. Das menschliche Auge bildet nur einen schmalen Wellenbereich elektromagnetischer Strahlung ab. Wesentlich ist, dass das Empfinden des Auges der physikalischen Strahlungsleistung nicht proportional ist: doppelte Leistung, die in Watt gemessen wird, ergibt keinen doppelt starken Lichteindruck.

Die Energie der Lichtstrahlung, auf die Zeit bezogen eine Leistung (in Watt), darf nicht verwechselt werden mit der elektrischen Leistung die notwendig ist, um eine bestimmte Lichtintensität zu erreichen. Diese hängt vom Wirkungsgrad der Lichtquelle ab.

Die größte Empfindlichkeit des Auges liegt bei einer Wellenlänge der Strahlung, welche isoliert gesehen als grünes Licht aufgefasst wird. Gegen kurzwelligere Strahlung -blau- und langwelliger - rot- nimmt die Empfindlichkeit ab. Diese muss über alle Wellenlängen gewichtet werden, wenn physikalische Leistung in Watt in Lichteindruck übersetzt werden soll. Das weiße Sonnenlicht ist eine Mischung der als Farben gesehenen Wellenlängen.

Beleuchtungsstärke

Die von einer willkürlich genormten Lichtquelle in alle Richtungen ausgehende Strahlung, die Lichtstärke, definiert die Einheit Candela. Das Licht, das sich von einem Punkt kugelförmig in den Raum hinein ausbreitet, kann in gedachte Kegel unterteilt werden: Die Kegelspitze bildet die Lichtquelle. Die Öffnung des Kegels ergibt sich aus dem gewählten Raumwinkel. Ein Schnitt durch den Lichtkegel in einem gewählten Abstand ergibt die Grundfläche auf welche das Licht trifft. Die Beleuchtungsstärke beschreibt die Intensität des auf eine Oberfläche fallenden Lichts.

Der Lichtstrom einer Quelle bestimmter Stärke in Candela ergibt in einem definierten Lichtkegel den in Lumen gemessenen Lichtstrom, meist auf „Birnen“ als Anzahl „lm“ angegeben. Die Beleuchtungsstärke, welche auf eine Oberfläche bestimmter Größe trifft, wird in Lux gemessen. Ein Lux entspricht der Beleuchtung von einem Lumen bezogen auf die Fläche von einem Quadratmeter. Bekanntlich nimmt die erzielte Beleuchtungsstärke zu, wenn die beleuchtete Fläche kleiner wird oder ab, wenn die Fläche zunimmt.

Straßen können von 5 bis 15 Lux für die Verkehrssicherheit hinreichend beleuchtet sein. Der Vollmond beleuchtet nur mit 0,2 Lux. Das sommerliche Sonnenlicht überschreitet 50 000 Lux, im vollen Schatten mögen über 1000 Lux gemessen werden. Wer nachts auf der Straße Kleingedrucktes lesen will, braucht 100 Lux.

Leuchtdichte und Helligkeit

Die Beleuchtungsstärke bezieht sich auf Licht, das auf eine Oberfläche trifft. Dagegen ist die Leuchtdichte bezogen auf das Licht, welches von einer Oberfläche ausgeht oder zurückgeworfen wird. Eine dunkle Asphaltdecke erscheint dunkel, weil ein großer Anteil des Lichtes, abhängig von seiner Wellenlänge, absorbiert, die Leistung von Licht in Wärme umgewandelt wird. Besonders gering ist die Leuchtdichte einer feuchten Straßendecke, weil Strahlung durch die Lichtbrechung in einer Wasserhaut mehrfach reflektiert und im Asphalt absorbiert wird. großer Anteil des Lichtes, abhängig von seiner Wellenlänge, absorbiert, die Leistung von Licht in Wärme umgewandelt wird. Besonders gering ist die Leuchtdichte  einer feuchten Straßendecke, weil Strahlung durch die Lichtbrechung in einer Wasserhaut mehrfach reflektiert und im Asphalt absorbiert wird.

Ein Objekt, beispielsweise ein Fußgänger, wird sichtbar durch Kontraste der Leuchtdichte von Straßenoberfläche gegen die Kleidung und auch den Hintergrund, etwa dem von einer Hauswand zurückgeworfenen Licht. Auf die Wahrnehmung von Kontrasten kann hier nicht näher eingegangen werden, spielt aber für sichere Bewegungen eine entscheidende Rolle.

Erwähnt sei die durch Nebel oder Rauch getrübte Durchlässigkeit der Luft für Licht. Kurzwelliges blaues Licht wird an kleinen Partikeln erheblich stärker von seiner Richtung abgelenkt als langwelliges gelbes Licht. Das von gelben „Nebellampen“ auf Objekte treffende und von diesen zum Auge zurück gelangende Licht wird daher weniger gestreut als das „blendende“ bläuliche Licht. Gelb verbessert die Sicht.

Der subjektive Eindruck von Helligkeit entsteht durch das Zusammenwirken von Beleuchtungsstärke, Leuchtdichte und darüber hinaus die den Raum erfüllende Strahlung. Deshalb ist „Helligkeit“ kein eindeutiger Begriff.

Farbtemperatur

Für Anwendungen ist neben der Beleuchtungsstärke die Lichtfarbe oder Farbtemperatur wesentlich. Jeder Körper sendet mit seiner Temperatur an Intensität zunehmende und gegen kürzere Wellenlängen verschobene Strahlung aus, streng gesetzmäßig beim ideal „schwarzen“ Körper. Es sei erinnert an Eisen in einer Schmiede, das mit steigender Temperatur von Rotglut bis zu Weißglut sichtbares Licht ausstrahlt. Die Temperatur der Lichtquelle wird in Kelvin (K) angegeben. Da 0 K, der absolute Nullpunkt, etwa minus 273° C entspricht, sind 3300 K als ca. 3000° C zu verstehen.

Warmes und beruhigend empfundenes Licht wird mit einer Temperatur tiefer als 3300° K verbunden. Auf einer „Birne“ mag „warmweiß, 2700° K“, angegeben sein, wobei der Lichteindruck über alle Wellenlängen berücksichtigt ist. Das Intervall 3300° bis 5300° K entspricht „neutralweiß“, noch höhere Temperatur dem „tageslichtweiß“. Die Strahlungstemperatur der Sonne beträgt im Durchschnitt 5776° K. Hohe Kelvinwerte steigern psychisch die Aufmerksamkeit und ergeben, zusammen mit angemessen hohen Luxwerten, zwar „kaltes“, doch zum Erkennen von Objekten gutes Licht. Die empfundene Unterscheidung von „warmem“ und „kaltem“ Licht ist entgegengesetzt der physikalischen Strahlungstemperatur.

Reinhard Mook

(veröffentlicht in Hoagart 01 | Oktober 2021, siehe unten, Seite 60 bis 61) 

 

 

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