V-Lambda-Kurve

Relative Hellempfindlichkeitskurven: Tagsehen V(λ) (rot) im Vergleich zum Nachtsehen V'(λ) (blau). Diese Kurven sind noch mit den Faktoren K_m bzw. K'_m zu multiplizieren, um die vollständigen photometrischen Strahlungsäquivalente K(λ) bzw. K'(λ) zu ergeben.

Die Hellempfindlichkeitskurve (auch: der relative spektrale Hellempfindlichkeitsgrad) $V(\lambda )$ beschreibt die spektrale Hell-Empfindlichkeit des menschlichen Auges bei Tageslicht (photopischer Bereich).

Hellempfindlichkeitsgrad

Elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 380 bis 780 Nanometern (also im „sichtbaren Spektralbereich“) löst im menschlichen Auge eine Helligkeitsempfindung aus – diese Strahlung wird als Licht wahrgenommen. Das Auge ist jedoch nicht überall in diesem Bereich gleich empfindlich. Auf Wellenlängen am Rand des sichtbaren Bereiches ist eine höhere Strahlungsintensität nötig, um dieselbe Helligkeitsempfindung zu bewirken als in der Mitte des sichtbaren Bereiches.

Die Empfindlichkeit des Auges bei der Wellenlänge $\lambda$ wird beschrieben durch das spektrale photometrische Strahlungsäquivalent $K(\lambda )$. Die Kurve $K(\lambda )$ gibt beispielsweise an, welche spektrale Leuchtdichte bei der Wellenlänge $\lambda$ wahrgenommen wird, wenn eine bestimmte spektrale Strahldichte in das Auge fällt, oder welche spektrale Lichtstärke bei der Wellenlänge $\lambda$ erzielt wird, wenn eine bestimmte spektrale Strahlstärke vorliegt. Allgemein stellt $K(\lambda )$ den Zusammenhang zwischen den photometrischen Größen und den zugehörigen radiometrischen Größen her.

Es ist üblich, die $K(\lambda )$-Kurve zu schreiben als

$K(\lambda )\,=\,K_{m}\cdot V(\lambda )$,

sie also zu zerlegen in das Produkt aus

• dem Zahlenwert $K_{m}$, den sie in ihrem Maximum annimmt (den „Maximalwert des photometrischen Strahlungsäquivalents“) und
• der zwischen 0 und 1 variierenden Kurve $V(\lambda )$, welche den Verlauf der Empfindlichkeit für verschiedene Wellenlängen relativ zum Kurvenmaximum beschreibt (dem „relativen spektralen Hellempfindlichkeitsgrad“).

Tagessehen

Die $V(\lambda )$-Kurve wurde empirisch ermittelt und 1924 im „Internationaler Standard-Beobachter“ veröffentlicht (Internationale Beleuchtungskommission, Commission Internationale de l'Éclairage, CIE) und 1983 in der CIE (CIE 018.2-1983) überarbeitet. Sie ist im Bereich 360 nm bis 830 nm in 1-nm-Schritten für einen 2°-Standardbeobachter definiert. Die Werte von $V(\lambda )$ gelten also nur für eine Beobachtung in einem 2° großen Gesichtsfeld, was dem zentralen Bereich des scharfen Sehens beim Menschen entspricht. In Deutschland ist sie unter DIN 5031 normiert.

Das Maximum der $V(\lambda )$-Kurve liegt bei 555 nm.

Wird die $V(\lambda )$-Kurve mit dem Faktor $\textstyle K_{m}\,=\,683\ {\frac {\mathrm {lm} }{\mathrm {W} }}$ multipliziert, ergibt sich das spektrale photometrische Strahlungsäquivalent für Tagessehen $K(\lambda )$.

Dämmerungs- und Nachtsehen

Für das Dämmerungssehen (mesopischer Bereich) wurde die $V_{eq}(\lambda )$-Kurve und für das Nachtsehen (skotopischer Bereich) die $V'(\lambda )$-Kurve definiert. Diese erlangen zum Beispiel im Rahmen der Blendungsbewertung bei Automobilscheinwerfern im Dunkeln immer mehr an Bedeutung. Die spektrale Verschiebung zwischen Tag- und Nachtsehen wird als Purkinje-Effekt bezeichnet.

Das Maximum der $V'(\lambda )$-Kurve liegt bei 507 nm.

Wird die $V'(\lambda )$-Kurve mit dem Faktor $\textstyle K'_{m}\,=\,1699\ {\frac {\mathrm {lm} }{\mathrm {W} }}$ multipliziert, ergibt sich das spektrale photometrische Strahlungsäquivalent für Nachtsehen $K'(\lambda )$.

Hellempfindlichkeitskurve und Umwelt

Absorptionsspektrum von Chlorophyll a und b.

Die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges liegt im Schwerpunkt des terrestrischen Sonnenspektrums. Vermutlich spielt auch eine von Pflanzen geprägte, grüne Umgebung eine Rolle. Insbesondere bei Mondlicht und in (algenreichem) Wasser ist der blaugrüne Spektralbereich von Bedeutung. Die Augen der Säugetiere ähneln denen des Menschen. Allerdings ist das Farbsehen von Tieren wenig erforscht.

Vögel und Insekten können jedoch besonders im violetten und sogar auch im nahen ultravioletten Spektralbereich sehen.

Sehempfindlichkeits-Zelltypen von Menschen und Tieren: Trichromat, Tetrachromat, Stäbchen (Auge), Zapfen (Auge).

Siehe auch

• Lichtausbeute
• Farbwahrnehmung

Weblinks

• OSA Handbook of Optics, Volume III Visual Optics and Vision - Chapter for Photometry and Radiometry (PDF-Datei; 352 kB)
• Color and Research Vision Laboratory – Hellempfindlichkeitskurven als Tabellen