Purkinje-Effekt

Hellempfindlichkeitskurve für Nacht- (blau) und Tagsehen (rot).
Simulation zur Veranschaulichung des Purkinje-Effekts.

Als Purkinje-Effekt oder Purkinje-Phänomen (nach Jan Evangelista Purkinje) wird das unterschiedliche Helligkeitsempfinden für Farben bei Tag und Nacht bezeichnet. Er beruht auf der unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeit der Sehzellen (Fotorezeptoren) bei Tag- und bei Nachtsehen, wie es in der V(λ)- bzw. V′(λ)-Kurve dargestellt ist. Am Tag sind vor allem die Zapfen aktiv, in der Nacht vor allem die Stäbchen.

Da die Stäbchen besonders stark auf blaugrünes Licht der Wellenlänge von ca. 500 nm reagieren, verschiebt sich bei Dunkelheit die Empfindlichkeit der menschlichen Netzhaut in diese Richtung. Dies veranschaulicht das Beispiel einer Geranie (Bild unten rechts): In hellem Sonnenlicht erscheint die Blume in einem strahlenden Rot neben dem schwächeren Grün der Blätter und dem Blau der benachbarten Blumen, während der Kontrast bei dunklerem Licht umgekehrt ist, und die Blau- und Grüntöne vergleichsweise hell neben dem matten Rot der Geranienblätter erscheinen.

Rotlichtbeleuchtung

Den Purkinje-Effekt macht man sich in verschiedenen Bereichen zunutze. So verwendet man z. B. in U-Booten Rotlicht zur Innenbeleuchtung, wenn Nachtbeobachtungen vorgesehen sind.[1] Bei rotem Licht werden die Stäbchen wenig beansprucht und das Auge ist besser für das Sehen bei Dunkelheit angepasst (Dunkeladaption). So war es bei Nacht möglich, durch das Sehrohr des U-Bootes zu blicken, ohne dass sich die Augen lange auf die Dunkelheit außerhalb des Bootes einstellen mussten.[2] Eine weitere Nutzung des Purkinje-Effektes ist Rotlicht bei astronomischen Beobachtungen. Auch bei Arbeit am Teleskop ist gelegentlich etwas Beleuchtung erforderlich, beispielsweise zum Lesen einer Sternenkarte oder für kurze Notizen. Hierzu werden dann Rotlichttaschenlampen genutzt, um die Dunkeladaptation der Augen nicht zu unterbrechen, da das Auge auf weißes Licht einer Taschenlampe selbst bei kleiner Helligkeit viel stärker reagiert.[3]

Siehe auch

Pulfrich-Effekt, Adaptation, Blue Arc Phenomenon, Photopisches Sehen

Einzelnachweise

  1. ↑ Darum wird Rotlicht in U-Booten genutzt In: wonderfulengeneering.com
  2. ↑ www.biokurs.de: Adaptation, Lichtempfindlichkeit, Pupillenreflex, Sehbahn, Nachbilder (Internet Archive, zuletzt am 9. März 2020)
  3. ↑ Beleuchtung bei astronomischen Beobachtungen In: sternensucher.com

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Zur Erklärung: Links ist die Nachtkurve(blau) und Rechts Die Tageskurve (braun) Spektrale Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges.

Zugrunde liegende Zahlen: 

lambda     Photopisch                Skotopisch
nm      relativ       lm/W         relativ       lm/W
380     0.000039      0.027        0.000589        1.001
390     0.000120      0.082        0.002209        3.755
400     0.000396      0.270        0.009290       15.793
410     0.001210      0.826        0.034840       59.228
420     0.004000      2.732        0.096600      164.220
430     0.011600      7.923        0.199800      339.660
440     0.023000     15.709        0.328100      557.770
450     0.038000     25.954        0.455000      773.500
460     0.060000     40.980        0.567000      963.900
470     0.090980     62.139        0.676000     1149.200
480     0.139020     94.951        0.793000     1348.100
490     0.208020    142.078        0.904000     1536.800
500     0.323000    220.609        0.982000     1669.400
507     0.444310    303.464        1.000000     1700.000
510     0.503000    343.549        0.997000     1694.900
520     0.710000    484.930        0.935000     1589.500
530     0.862000    588.746        0.811000     1378.700
540     0.954000    651.582        0.650000     1105.000
550     0.994950    679.551        0.481000      817.700
555     1.000000    683.000        0.402000      683.000
560     0.995000    679.585        0.328800      558.960
570     0.952000    650.216        0.207600      352.920
580     0.870000    594.210        0.121200      206.040
590     0.757000    517.031        0.065500      111.350
600     0.631000    430.973        0.033150       56.355
610     0.503000    343.549        0.015930       27.081
620     0.381000    260.223        0.007370       12.529
630     0.265000    180.995        0.003335        5.670
640     0.175000    119.525        0.001497        2.545
650     0.107000     73.081        0.000677        1.151
660     0.061000     41.663        0.000313        0.532
670     0.032000     21.856        0.000148        0.252
680     0.017000     11.611        0.000072        0.122
690     0.008210      5.607        0.000035        0.060
700     0.004102      2.802        0.000018        0.030
710     0.002091      1.428        0.000009        0.016
720     0.001047      0.715        0.000005        0.008
730     0.000520      0.355        0.000003        0.004
740     0.000249      0.170        0.000001        0.002
750     0.000120      0.082        0.000001        0.001
760     0.000060      0.041
770     0.000030      0.020
Red geranium photopic mesopic scotopic.jpg
Autor/Urheber: Dick Lyon (original by Lewis Collard), Lizenz: CC BY-SA 3.0
Simulation of mesopic and scotopic visual appearance from a photopic (full-color) original of a red geranium with greenery and blue in the background, to illustrate the Purkinje effect or Purkinje shift.