Das menschliche Auge kann Farben unterscheiden, weil es Nervenzellen besitzt, die auf Licht verschiedener Wellenlänge unterschiedlich ansprechen.
Man unterscheidet nach Form und Funktion grundsätzlich zwei Arten von Sehzellen: Stäbchen und Zapfen. Die Nervenreize der (empfindlicheren) Stäbchen werden nur als farblose Helligkeit wahrgenommen; erst die (weniger empfindlichen) Zapfen ermöglichen farbiges Sehen: Sie regagieren unterschiedlich auf Licht verschiedener Wellenlängen, und ihre Nervenreize werden vom Gehirn zu Farbeindrücken verarbeitet. Auf der Netzhaut des menschlichen Auges gibt es drei Arten von Zapfen: S-Zapfen bzw. Blau-Zapfen für kurzwelliges Licht mit einer höchsten Sensibilität bei ca. 450 nm (Blau), M-Zapfen bzw. Grün-Zapfen für mittelwelliges Licht mit einer höchsten Sensibiltät bei ca. 535 nm (Grün) und L-Zapfen bzw. Rot-Zapfen für langwelliges Licht mit einer höchsten Sensibilität bei ca. 565 nm (Gelbgrün). Wenn Licht mit einer bestimmten Färbung an einer Stelle der Netzhaut auf alle drei Zapfenarten fällt, konstruiert das Gehirn aus den drei unterschiedlich starken Reizen einen Farbeindruck. Weil die Wellenlängen der höchsten Sensibilitäten ungleich auf das Spektrum verteilt sind, ergibt sich eine höhere Differenzierungsfähigkeit für mittel‑ und langwellige Farben.
Auf kurzwelliges Licht (Blauviolett) sprechen relativ stark die S-Zapfen an, dagegen relativ schwach die M‑ und L-Zapfen. Auf gelbgrünes Licht reagieren die M‑ und L-Zapfen etwa gleich, während die S-Zapfen nur schwach ansprechen. Geben die L-Zapfen das stärkste Signal, dann wird je nach Signalstärke der M-Zapfen gelb bis rotviolett wahrgenommen. Falls sich die Wellenlängen eines Lichtstrahls sowohl im kurzwelligen als auch im langwelligen Bereich häufen, werden die S‑ und L‑ Zapfen stärker angesprochen als die M‑Zapfen; der Mensch nimmt dann eine Farbe wahr, die im Regenbogen-Spektrum nicht vorkommt: Violett bzw. Purpur.
Durch die Eigenart des menschlichen Auges wird farbiges Licht u. U. anders wahrgenommen, als es seinem Spektrum entspricht. Wenn z. B. blaues, grünes und rotes Licht auf einer Stelle der Netzhaut zusammentreffen, entsteht aufgrund der gleichmäßigen Reizung aller drei Zapfenarten der Eindruck von weißem Licht – also Licht, dessen Farbigkeit sich gleichmäßig über das gesamte sichtbare Spektrum erstreckt. Dieser Effekt wird z. B. zur Erzeugung von weiß erscheinendem Licht durcht LED-Leuchtmittel genutzt.
Der Farbeindruck von Licht im menschlichen Auge wird als Valenz bezeichnet. Wenn Licht mit einer einzigen Wellenlängen-Häufung das Auge trifft, spricht man von einer Primärvalenz. Trifft Licht mit mehreren Häufungen das Auge, so kann die Farbvalenz an einer anderen Stelle des Spektrums liegen; es handelt sich dann um eine Mischfarbe.
Die wahrgenommene Farbe eines Gegenstandes hängt von zwei Bedingungen ab: erstens von der Farbe bzw. Farbtemperatur des einfallenden Lichtes und zweitens davon, welche Wellenlängen von der Objekt-Oberfläche bevorzugt zurückgeworfen werden (Körperfarbe). Allerdings kann das Gehirn die vom Auge erzeugten Nervenreize so verarbeiten, dass die durch unterschiedliches Licht hervorgerufenen Farbabweichungen kompensiert werden. Wer eine Weile durch eine getönte Brille schaut oder sich in einem farbig beleuchteten Raum aufhält, wird nach einer Gewöhnungszeit meinen, dass er alle Gegenstände mit ihrer natürlichen Farbe sieht. Der subjektive Farbeindruck ist deshalb immer abhängig vom Licht bzw. von den allgemeinen Beleuchtungsverhältnissen.
ZUM FARBGLOBUS!