Kleur en licht
Licht
Licht is de basisvoorwaarde om te kunnen zien. De vorm en kleur van een object zijn
alleen maar zichtbaar doordat het licht door een oppervlak word weerkaatst en in het
oog terechtkomt waar het een visuele indruk veroorzaakt. De voortplanting van licht
gaat zo snel dat we de beweging niet als een beweging waarnemen maar als een
statische toestand. De geleidelijke verandering van het licht doorheen de dag word
ervaren als een voortdurende aanpassing van de toestand.
Wat is licht?
Zichtbaar licht is een deel van het elektromagnetisch spectrum dat in staat is om in het
menselijk oog een lichtindruk op te wekken. Het verband tussen licht en zien word pas
duidelijk wanneer we licht zien als een vorm van energie en de wetten van de
voortplanting van de energie kennen. Inzicht in de natuurkundige basis van kleur en licht
is nodig om de kleurverschijnselen en hun waarneming te verklaren en het vormt de
basis voor het bewust toepassen van kleur en lichttechnieken in de ontwerppraktijk.
Elektromagnetische energie
Elektromagnetische trillingen worden schematisch voorgesteld als lineaire golven die
zich in lengterichting door de ruimte voortplanten. Binnen het elektromagnetisch
spectrum vormt zichtbaar licht maar een klein gebied en omvat het energie met
golflengten tussen 380 en 760 nanometer. Stralingen die buiten dit bereik liggen zijn niet
zichtbaar voor het menselijk oog. Het netvlies van het oog reageert op energie-impulsen
binnen dit golflengtegebied en stuurt signalen door naar de hersenen waar een visuele
waarneming ontstaat. Doordat het oog verschillende golflengten kan onderscheiden
nemen we dit waar als kleuren. De fysieke eigenschappen van het licht zelf zijn niet
direct zintuigelijk waarneembaar, ze kunnen alleen via natuurkundige experimenten
worden aangetoond. Om lichtenergie wetenschappelijk te beschrijven bestaan er twee
modellen, het ene model beschouwt licht als energie dat door een lichtbron word
uitgezonden en zich in de vorm van trillingen door de ruimte voortplant. Dit is het model
waarop wij ons gaan baseren omdat het zicht goed leent om kleur op een begrijpelijke
manier uit te leggen, kwantumfysica bied een ander perspectief. Licht bestaan uit
fotonen dat bij interactie met materie atomen in beweging brengt en zo
lichtverschijnselen veroorzaakt.
Lichtbronnen
Een energiebron word als een lichtbron beschouwt wanneer het elektromagnetische
stralingen uitzend binnen het voor het menselijk oog zichtbaar bereik. Licht dat zich door
de ruimte verspreid is zelf onzichtbaar, enkel de lichtbron of het licht dat door een
oppervlak word weerkaatst kunnen we waarnemen. Vanuit een lichtbron verspreid licht
zich rechtlijnig en in alle richtingen en als het van het ene object naar het andere object
overgaat en daarbij van snelheid verandert buigt het af (lichtbreking).
,Kleur en licht
De belangrijkste natuurlijke lichtbron is de zon en de visuele organen van mensen en
dieren zijn afgestemd in functie van het zonlicht, de sterren en bliksem zijn ook
natuurlijke lichtbronnen. De maan en planeten zijn geen natuurlijke lichtbronnen omdat
ze zelf geen licht uitstralen maar enkel het licht van de zon weerkaatsen. Sinds de
uitvinding van de gloeilamp zijn er verschillende technieken ontwikkeld om kunstmatig
licht op te wekken. Een kunstmatige lichtbron is een door de mens ontworpen apparaat
waarin vaste, vloeibare of gasvormige stoffen via verbranding, verhitting of elektrische
ontlading licht produceren. Een gloeilamp is een temperatuurstralen, maar een klein
deel van de gebruikte energie word omgezet in zichtbaar licht en het resterende deel
gaat verloren aan warmte. Hierdoor is het niet energie-efficiënt en word het vervangen
door efficiëntere alternatieven zoals de halogeenlamp, fluorescentielamp of led’s. led
licht word opgewekt met lichtdioden en in de dioden word er luminescentie opgewekt
met elektrische stroom.
Basisbegrippen
Lichtstroom is de hoeveelheid licht dat een lichtbron uitzend. De eenheid is lumen, lm
en het symbool is Φ. Lichtsterkte is de totale hoeveelheid zichtbaar licht dat in een
bepaalde richting word uitgezonden. De eenheid is candela, cd en het symbool is I.
Verlichtingssterkte is de totale hoeveelheid zichtbaar licht dat op een oppervlak valt. De
eenheid is lux of lm/m², lx en het symbool is E. Luminantie is de helderheid waarmee
een oppervlak of lichtbron word waargenomen. De eenheid is candela per vierkante
meter, cd/m² en het symbool is L.
Verspreiding van licht
Licht verspreid zich rechtlijnig vanuit een lichtbron in alle richtingen en beweegt met een
snelheid van ongeveer 300.000km/sec. Wanneer licht door mist, rook of nevel word
verstrooid word de richting van de lichtstralen zichtbaar. De verlichtingssterkte neemt af
naarmate de afstand tot de lichtbron groter word, bij een verdubbeling van de afstand
word het belichte oppervlak vier keer zo groot en dus vier keer minder helder. Ook de
invalshoek speelt een rol hoe schuiner het licht valt hoe lager de verlichtingssterkte.
Luminantie hangt af van zowel de verlichtingssterkte als de materiaaleigenschappen
van het oppervlak en luminantie is belangrijk voor de ruimtelijke beleving.
Schaduw
Schaduw is niet enkel de afwezigheid van licht maar het is een essentieel onderdeel van
onze visuele waarneming. Het vormt niet alleen de tegenhanger van licht maar zorgt
voor diepte, contrast en sfeer in een ruimte of beeld en zonder schaduw zouden vormen
vlak lijken. Pas als er verschillen zijn in de helderheid kunnen we driedimensionaliteit
ervaren. Diepe schaduw ontstaat wanneer er bij sterk, direct licht een scherp contrast
tussen het licht en de schaduwzijde ontstaat. Hierbij onderscheiden we eigen schaduw,
dit is het deel van het object dat van de lichtbron is afgekeerd, slagschaduw, dit is de
schaduw van het object dat op een ander oppervlak valt, kernschaduw, dit is het
donkerste deel van de slagschaduw en
, Kleur en licht
halfschaduw, dit is de zachtere overgang tussen licht en donker. Factoren die de
schaduw beïnvloeden zijn: de eigenschappen van het object, de type lichtbron, de licht-
en kijkrichting, de afstand en positie en de omgeving. Schaduwen zijn zelden volledig
zwart of grijs, hun kleur word beïnvloed door indirect licht uit de omgeving, reflecties van
nabije oppervlakken of de eigen kleur van het object. Schaduwen in een
sneeuwlandschap kunnen blauw lijken door het koude hemellicht, terwijl herfstkleuren
warme tinten in schaduwpartijen kunnen veroorzaken. De scherpte van de schaduw
hangt samen met de aard van de lichtbron, hoe kleiner de lichtbron hoe scherper de
schaduw. Naarmate de afstand toeneemt of het licht diffuser word, worden de
overgangen zachter en breder.
Licht en materie
Het gedrag van licht bij transparante en niet-transparante materialen vormt het
basisprincipe voor het lichtontwerp. Kennis hiervan maakt het mogelijk om het licht
bewust te sturen, verblinding te beperken en specifieke ruimtelijke effecten te creëren.
Zo worden armaturen niet alleen dragers van licht maar ook instrumenten waarmee het
licht functioneel en esthetisch de beleving van een ruimte of architectuur beïnvloed.
Transparante materialen
Wanneer licht een transparant medium binnendringt word het door de hoger optische
dichtheid vertraagt. Hoe dichter het materiaal, hoe meer licht er word geabsorbeerd of
verstrooid. Onder een rechte inval veranderd de snelheid maar blijft de richting
onveranderd, bij een schuine inval worden de lichtstralen gebroken en kortgolvige
stralen worden sterker gebroken dan langgolvige stralen. Een deel van het invallend licht
word altijd gereflecteerd bij een grote invalshoek en hoge dichtheid wat kan leiden tot
een totale reflectie. Transparante materialen zoals water, glas, acryl en diamant leiden
altijd tot verschillende effecten door de combinatie van transmissie, absorptie en
interne reflectie. Dit kan leiden tot fenomenen zoals een gebogen beeld van een lepel in
water of schitteringen in geslapen diamanten. Gebogen oppervlakken van optisch
dichter materiaal kunnen licht bundelen of verspreiden. Convexe lenzen convergeren
lichtstralen en concentreren energie, concaaf lenzen divergeren lichtstralen waardoor ze
uit elkaar lopen en convexe en concave spiegels leiden tot respectievelijk divergerende
of convergerende lichtbundels.
Niet-transparante materialen
Dit laat geen licht of zicht door, als licht erop valt word het grotendeels gereflecteerd en
het resterende deel geabsorbeerd. Donkere oppervlakken absorberen meer licht dan
lichte oppervlakken en er bestaat geen enkel materiaal dat volledig al het licht
reflecteert of absorbeert. De lichtdoorlatendheid van een materiaal hangt af van de
chemische structuur en dikte, zo kan dun porselein nog licht doorlaten terwijl dik
porselein ondoorzichtig is. De reflectie van licht varieert met de oppervlaktestructuur en
de oriëntatie.
Licht
Licht is de basisvoorwaarde om te kunnen zien. De vorm en kleur van een object zijn
alleen maar zichtbaar doordat het licht door een oppervlak word weerkaatst en in het
oog terechtkomt waar het een visuele indruk veroorzaakt. De voortplanting van licht
gaat zo snel dat we de beweging niet als een beweging waarnemen maar als een
statische toestand. De geleidelijke verandering van het licht doorheen de dag word
ervaren als een voortdurende aanpassing van de toestand.
Wat is licht?
Zichtbaar licht is een deel van het elektromagnetisch spectrum dat in staat is om in het
menselijk oog een lichtindruk op te wekken. Het verband tussen licht en zien word pas
duidelijk wanneer we licht zien als een vorm van energie en de wetten van de
voortplanting van de energie kennen. Inzicht in de natuurkundige basis van kleur en licht
is nodig om de kleurverschijnselen en hun waarneming te verklaren en het vormt de
basis voor het bewust toepassen van kleur en lichttechnieken in de ontwerppraktijk.
Elektromagnetische energie
Elektromagnetische trillingen worden schematisch voorgesteld als lineaire golven die
zich in lengterichting door de ruimte voortplanten. Binnen het elektromagnetisch
spectrum vormt zichtbaar licht maar een klein gebied en omvat het energie met
golflengten tussen 380 en 760 nanometer. Stralingen die buiten dit bereik liggen zijn niet
zichtbaar voor het menselijk oog. Het netvlies van het oog reageert op energie-impulsen
binnen dit golflengtegebied en stuurt signalen door naar de hersenen waar een visuele
waarneming ontstaat. Doordat het oog verschillende golflengten kan onderscheiden
nemen we dit waar als kleuren. De fysieke eigenschappen van het licht zelf zijn niet
direct zintuigelijk waarneembaar, ze kunnen alleen via natuurkundige experimenten
worden aangetoond. Om lichtenergie wetenschappelijk te beschrijven bestaan er twee
modellen, het ene model beschouwt licht als energie dat door een lichtbron word
uitgezonden en zich in de vorm van trillingen door de ruimte voortplant. Dit is het model
waarop wij ons gaan baseren omdat het zicht goed leent om kleur op een begrijpelijke
manier uit te leggen, kwantumfysica bied een ander perspectief. Licht bestaan uit
fotonen dat bij interactie met materie atomen in beweging brengt en zo
lichtverschijnselen veroorzaakt.
Lichtbronnen
Een energiebron word als een lichtbron beschouwt wanneer het elektromagnetische
stralingen uitzend binnen het voor het menselijk oog zichtbaar bereik. Licht dat zich door
de ruimte verspreid is zelf onzichtbaar, enkel de lichtbron of het licht dat door een
oppervlak word weerkaatst kunnen we waarnemen. Vanuit een lichtbron verspreid licht
zich rechtlijnig en in alle richtingen en als het van het ene object naar het andere object
overgaat en daarbij van snelheid verandert buigt het af (lichtbreking).
,Kleur en licht
De belangrijkste natuurlijke lichtbron is de zon en de visuele organen van mensen en
dieren zijn afgestemd in functie van het zonlicht, de sterren en bliksem zijn ook
natuurlijke lichtbronnen. De maan en planeten zijn geen natuurlijke lichtbronnen omdat
ze zelf geen licht uitstralen maar enkel het licht van de zon weerkaatsen. Sinds de
uitvinding van de gloeilamp zijn er verschillende technieken ontwikkeld om kunstmatig
licht op te wekken. Een kunstmatige lichtbron is een door de mens ontworpen apparaat
waarin vaste, vloeibare of gasvormige stoffen via verbranding, verhitting of elektrische
ontlading licht produceren. Een gloeilamp is een temperatuurstralen, maar een klein
deel van de gebruikte energie word omgezet in zichtbaar licht en het resterende deel
gaat verloren aan warmte. Hierdoor is het niet energie-efficiënt en word het vervangen
door efficiëntere alternatieven zoals de halogeenlamp, fluorescentielamp of led’s. led
licht word opgewekt met lichtdioden en in de dioden word er luminescentie opgewekt
met elektrische stroom.
Basisbegrippen
Lichtstroom is de hoeveelheid licht dat een lichtbron uitzend. De eenheid is lumen, lm
en het symbool is Φ. Lichtsterkte is de totale hoeveelheid zichtbaar licht dat in een
bepaalde richting word uitgezonden. De eenheid is candela, cd en het symbool is I.
Verlichtingssterkte is de totale hoeveelheid zichtbaar licht dat op een oppervlak valt. De
eenheid is lux of lm/m², lx en het symbool is E. Luminantie is de helderheid waarmee
een oppervlak of lichtbron word waargenomen. De eenheid is candela per vierkante
meter, cd/m² en het symbool is L.
Verspreiding van licht
Licht verspreid zich rechtlijnig vanuit een lichtbron in alle richtingen en beweegt met een
snelheid van ongeveer 300.000km/sec. Wanneer licht door mist, rook of nevel word
verstrooid word de richting van de lichtstralen zichtbaar. De verlichtingssterkte neemt af
naarmate de afstand tot de lichtbron groter word, bij een verdubbeling van de afstand
word het belichte oppervlak vier keer zo groot en dus vier keer minder helder. Ook de
invalshoek speelt een rol hoe schuiner het licht valt hoe lager de verlichtingssterkte.
Luminantie hangt af van zowel de verlichtingssterkte als de materiaaleigenschappen
van het oppervlak en luminantie is belangrijk voor de ruimtelijke beleving.
Schaduw
Schaduw is niet enkel de afwezigheid van licht maar het is een essentieel onderdeel van
onze visuele waarneming. Het vormt niet alleen de tegenhanger van licht maar zorgt
voor diepte, contrast en sfeer in een ruimte of beeld en zonder schaduw zouden vormen
vlak lijken. Pas als er verschillen zijn in de helderheid kunnen we driedimensionaliteit
ervaren. Diepe schaduw ontstaat wanneer er bij sterk, direct licht een scherp contrast
tussen het licht en de schaduwzijde ontstaat. Hierbij onderscheiden we eigen schaduw,
dit is het deel van het object dat van de lichtbron is afgekeerd, slagschaduw, dit is de
schaduw van het object dat op een ander oppervlak valt, kernschaduw, dit is het
donkerste deel van de slagschaduw en
, Kleur en licht
halfschaduw, dit is de zachtere overgang tussen licht en donker. Factoren die de
schaduw beïnvloeden zijn: de eigenschappen van het object, de type lichtbron, de licht-
en kijkrichting, de afstand en positie en de omgeving. Schaduwen zijn zelden volledig
zwart of grijs, hun kleur word beïnvloed door indirect licht uit de omgeving, reflecties van
nabije oppervlakken of de eigen kleur van het object. Schaduwen in een
sneeuwlandschap kunnen blauw lijken door het koude hemellicht, terwijl herfstkleuren
warme tinten in schaduwpartijen kunnen veroorzaken. De scherpte van de schaduw
hangt samen met de aard van de lichtbron, hoe kleiner de lichtbron hoe scherper de
schaduw. Naarmate de afstand toeneemt of het licht diffuser word, worden de
overgangen zachter en breder.
Licht en materie
Het gedrag van licht bij transparante en niet-transparante materialen vormt het
basisprincipe voor het lichtontwerp. Kennis hiervan maakt het mogelijk om het licht
bewust te sturen, verblinding te beperken en specifieke ruimtelijke effecten te creëren.
Zo worden armaturen niet alleen dragers van licht maar ook instrumenten waarmee het
licht functioneel en esthetisch de beleving van een ruimte of architectuur beïnvloed.
Transparante materialen
Wanneer licht een transparant medium binnendringt word het door de hoger optische
dichtheid vertraagt. Hoe dichter het materiaal, hoe meer licht er word geabsorbeerd of
verstrooid. Onder een rechte inval veranderd de snelheid maar blijft de richting
onveranderd, bij een schuine inval worden de lichtstralen gebroken en kortgolvige
stralen worden sterker gebroken dan langgolvige stralen. Een deel van het invallend licht
word altijd gereflecteerd bij een grote invalshoek en hoge dichtheid wat kan leiden tot
een totale reflectie. Transparante materialen zoals water, glas, acryl en diamant leiden
altijd tot verschillende effecten door de combinatie van transmissie, absorptie en
interne reflectie. Dit kan leiden tot fenomenen zoals een gebogen beeld van een lepel in
water of schitteringen in geslapen diamanten. Gebogen oppervlakken van optisch
dichter materiaal kunnen licht bundelen of verspreiden. Convexe lenzen convergeren
lichtstralen en concentreren energie, concaaf lenzen divergeren lichtstralen waardoor ze
uit elkaar lopen en convexe en concave spiegels leiden tot respectievelijk divergerende
of convergerende lichtbundels.
Niet-transparante materialen
Dit laat geen licht of zicht door, als licht erop valt word het grotendeels gereflecteerd en
het resterende deel geabsorbeerd. Donkere oppervlakken absorberen meer licht dan
lichte oppervlakken en er bestaat geen enkel materiaal dat volledig al het licht
reflecteert of absorbeert. De lichtdoorlatendheid van een materiaal hangt af van de
chemische structuur en dikte, zo kan dun porselein nog licht doorlaten terwijl dik
porselein ondoorzichtig is. De reflectie van licht varieert met de oppervlaktestructuur en
de oriëntatie.
