Die Ostwaldsche Farblehre und ihr Nutzen [Reprint 2021 ed.] 9783112459720, 9783112459713

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Die OSTWALDsche F a r b l e h r c u n d i h r Nutzen

Die OSTWALDsche F a r b l e h r e und ihr Nutzen

von

Dr. E. R I S T E N P A R T ehem. Professor an der Staatlichen Akademie für Technik und Färbereischule, Leiter der Werkstelle für Farbkunde in Chemnitz

Mit 27 Abbildungen im Text

B E R L I N 1948 TECHNISCHER VERLAG HERBERT

CRAM

DRUCK: BERNARD & GRAEFE, BEHUN SW 68

VORWORT Die OSTWALDsche Farblehre hat auch im Ausland Anklang gefunden. In den Vereinigten Staaten hat Direktor Egbert G. JACOBSON in Nr. 11 der Zeitschrift „More Business" der American Photoengraving Association, Chicago, JH., im November 1937 unter der Ueberschrift „The Science of Color" einen Auszug aus der OSTWALD-Lehre gebracht. Hermann ZEISHOLD, Elizabeth, N.J., hat für das Mellon Institute of industrial Research das Kapitel „Die Farblehre" aus OSTWAWLDs „Lebenslinien" Band III Seite 353—403 ins Englische übersetzt. Seine Absicht, auch dieses Büchlein zu übersetzen, ist durch seinen allzu frühen Tod 1947 vereitelt worden. — In England hat J. Scott TAYLOR, M.A. St. John's College, Cambridge, wissenschaftlicher Leiter von WINSOR & NEWTON, Ltd London, W. 1 unter dem Titel „A simple Explanation of the OSTWALD Colour System" eine leichtfaßliche Erklärung der Lehre gegeben; außerdem hat er die OSTWALDsche „Farbkunde" übersetzt und die 680 Farben des OSTWALDschen Farbkörpers als „Colour Album" herausgegeben. — In Schweden hat R. Ernst BILLIG, Boras, mich zu einem Vortrage auf dem Dritten Färberei-Technischen Kongreß am 7. August 1925 in Boras eingeladen. Dieser Vortrag wurde 1926 in Th. MARTINs Textilverlag, Leipzig, 1942, erweitert und vertieft, in der Monatsschrift für Textilindustrie, Leipzig, veröffentlicht. Die auf Leipzig geworfenen Bomben haben den Verlag mitsamt dem Büchlein zerstört. Die auf Wiesbaden geworfenen Bomben haben den Verfasser verschüttet; er wurde in letzter Minute geborgen und konnte das Büchlein in dritter Fassung schreiben, in der es nun hier vorliegt.

Wiesbaden, den 25. Mai 1948. Eugen RISTENPART

INHALTSVERZEICHNIS Seite

Vorwort Die O S T W A L D s c h e F a r b l e h r e und ihr Nutzen Geschichtliches I. Die O S T W A L D s c h e F a r b l e h r e § 1. Der Begriff F a r b e § 2. Die Elemente der F a r b e § 3. Der Buntkreis § 4. Der W e i ß - und Schwarzgehalt § 5. Die Graureihe § 6. Die hellklare Reihe § 7. Die dunkelklare Reihe § 8. Die trüben Farben § 9. Die zu den Buchstaben gehörenden W e r t e § 10. Der F a r b k ö r p e r § 11. Das analytische und das psychologische Dreieck § 12. Die Reingleichen § 13. Die Schattenreihen § 14. Der Reinheitsgrad § 15. Die gelöste Aufgabe

5 5 9 10 10 10 10 12 13 13 14 14 15 16 17 17 17 18 18

. . . .

II. Mathetische Nutzanwendungen A. Farbbezeichnung § 16. Das Farbzeichen' § 17. Farbzeichen f ü r die gebräuchlichsten F a r b n a m e n

19 19 19 19

. . . .

B. F a r b o r d n u n g § 18. F a r b o r d n u n g

20 20

C. F a r b n o r m u n g § 19. F a r b n o r m u n g

21 21

III. Physikalische Nutzanwendungen A. Die F a r b m e s s u n g 1. unbunte F a r b e n § 20. Die Photometer § 21. Der Hasch § 22. Das PULFRICH-Photometer § 23. Das Polarisationsphotometer § 24. Das KugelnefLektometer § 25. Die Photozelle § 26. Das Vergleichsverfahren 2. bunte F a r b e n § 27. Die Schwierigkeit a) Messung des Bunt

22

.

22 22 22 22 23 24 25 25 25 26 26 27

Seite

'§ 28. Die Messung der BuntstuTe § 20. Das Vergleichsverfahren im Pomi •§ 30. Das Vergleichsverfahren im Pulfrich b) Messung des Weiß und Schwarz a) Das Filterverfahren . . • *§ 31. Der ausgezeichnete Fall § 32. J. M. LAMBERT $ 33. Die Messung •§ 34. Die Filter § 35. Metamere Farben ß ) Das Spektralverfahren § 36. Die Messung c) Messung des Bunt, Weiß und Schwarz nach dem Vergleichungsverfahrens § 37. Farbtafel § 38. Andere Farbatlanten d) Messung des Bunt, Weiß und Schwarz nach dem Mischungsverfahren § 39. Die Mischfarben § .40. Subtraktive Ermischung

27 27 29 30 30 30 31 31 31 32 33 33

B. Die Glanzmessung § 41. Die Glanzzahl

36 36

. . .

C. Die Feinheits- und Oberflächenmessung § 42. Die Oberflächenkennzahl

..

D. Die additive Farbmischung (Lichtmischung) § 43. Optisch § 44. Physiologisch § 45. Die Mischelung § 46. Die Gesetze der additiven Farbmischung § 47. Die Dreifarbenlehre TV. Chemische Nutzanwendungen

34 34 34 35 35 36

37 37 38 39 39 39 39 40 41

A. Die Bestimmung der wirksamen Azidität und Alkalinität . . § 48. Die PH-Zahl § 49. Die POH-Zahl § 50. Die Messung § 51. FehlerqueEen § 52. Technische Anwendungen

41 41 42 42 43 44

B. Die photographische Grauleiter § 53. Das SCHWERDTNER-Verfahren

44 44

C. Die Bestimmung des Bleichgrades .§ 54. Der Bleichgrad

46 46

D. Die Messung der Lichtechtheit § 55. Der Ausbleichkoeffizient § 56. Die Lichtquelle .

Seite

. . . . . .

E. Die Messung des Farbstoffbereiches § 57. Der Farbstoffbereich

49 49

F. Die Messung der Farbstoffergiebigkeit § 58. Die Ergiebigkeit

.

.

G. Die subtraktive Farbmischung (Farbstoffmischung) . . . . § 59. Die subtraktive Farbmischung § 60. Die Gesetze § 61. Das Färben § 62. Der Normenatlas .. . § 63. Der Far,bkörper auf Baumwolle . § 64. Vollkommenes und imvollkommenes Grau . . . . . . ' § 65. Prüfung des Tageslichtes § 66. Färben nach Muster . . . V. Physiologische Nutzanwendungen § 67. Die Helligkeit § 68. Das Weiß und Schwarz § 69. Eigenhelligkeiten der Vollfarben § 70. Der natürliche Schwarzgehalt der kalten Farben § 71. Das PURKINJE-Phänomen

. . . . . .

VI. Psychologische Nutzanwendungen A. Farbe als Darstellungsmittel § 72. Hervorhebung besonderer Gedanken B. Das Mustern . § 73. Das Nachbild § 74. Der Kontrast § 75. Der Fartbkomparator C. Der empfindimgsgemäfie Buntkreis § 76. GOETHE, SCHOPENHAUER und OSTWALD § 77. Die richtigen Gegenfarben

46 46 48

49 49 50 50 50 51 51 51 51 52 54 55 55 56 57 57 58

. . 59 . . 59 . , 59

. . .

. 60 60 ,60 ,61 62 . , 62 64

D. Der empfindimgsgemäfie Glanz § 78. Die Glanzzahl

. . 65 65

E. Der empfindungsgemäfie Farbkörper § 79. Die zweckdienliche Normung F. Die zulässigen Farbabweichungen § 80. Die Mustergetreuheit G. Die Farbharmonien § 81. Das GOETHEsche Gesetz

. 65 65 66 66 . , . 67 . .67

D i e OSTWALDsche F a r b l e h r e und i h r Nutzen

GESCHICHTLICHES Wilhelm O S T W A L D , geboren am 22. September 1853 zu Riga, 1887—1905 Professor der Chemie an der Universität Leipzig, 1905—1932 Forscher und Naturphilosoph in Grofibothen, gestorben 4. April 1932 in Leipzig, beteiligte sich 1911 an der „ B r ü c k e " , einer Anstalt zur Organisierung der geistigen Arbeit; neben der Frage der Papierformate handelte es sich um die Systematik aller Farben. Der „ D e u t s c h e W e r k b u n d " vergeblich darum bemüht.

hatte sich seit 1910

Mit ihm einigte sich

OST-

W A L D auf einer Versammlung in Köln 1914 und übernahm die Aufgabe, eine wissenschaftlich begründete und praktisch brauchbare Farbordnung zu schaffen.

9

I. Die OSTWALDsche Farblehre. § 1. Der Begriff Farbe. F a r b e i s t E m p f i n d u n g . Zu ihrem Zustandekommen sind gemeinhin 4 Dinge erforderlich: 1. p h y s i k a l i s c h L i c h t als besondere Form der Bewegungsenergie, 2. c h e m i s c h F a r b s t o f f , der infolge seiner chemischen Zusammensetzung die Lichtenergie ändert, 3. p s y s i o l o g i s c h das A u g e als Energieempfänger mit den anschließenden Nerven, 4. p s y c h o l o g i s c h die S e e l e als Umformer der energetischen Meldungen zu dem Bewußtsein einer bestimmten Fprbe. § 2. Die Elemente der Farbe. Hermann HELMHOLTZ, geb. 31. August 1821 in Potsdam, gest. 8. September 1894 in Charlottenburg, Erfinder des Augenspiegels, erster Präsident der 1868 gegründeten Physikalisch-Technischen Reichsanstalt in Berlin, hatte folgende drei Elemente der Farbe angenommen: Farbton, Helligkeit und Reinheit. Aber wo ist das Schwarz? Ewald HERING, geb. 5. August 1834 in Gersdorf bei Zittau, gest. 26. Januar 1918 in Leipzig, wo er Professor der Physiologie war, nannte folgende drei Veränderliche der Farbe: Farbton, Weiß und Schwarz. Aber er leugnete die Meßbarkeit dieser Veränderlichen. In der Tat läßt sich z. B. ein Rot auf dreierlei Weise abändern: 1. im Farbton (Buntstufe), indem man es gelber oder blauer macht, 2. im Weiß, indem man es heller macht, 3. im Schwarz, indem man es dunkler macht. § 3. Der Buntkreis. HERING hatte bereits den Buntkreis mit den vier Ur-Farben Gelb, Grün, Blau, Rot angegeben, die sich paarweise gegenüberliegen. OSTWALD stellte für die weitere Einteilung dieses Kreises folgende zwei Regeln auf: 1. Zwei im Kreis gegenüberliegende Farben müssen Gegenfarben sein, also, gleichwertig gemischt, Grau ergeben. 2. Zwei sonstige Farben müssen zu ihrer Mischfarbe symmetrisch liegen, d. h. der bei gleichwertiger Mischung entstehende Mischling muß genau in der Mitte liegen (Gesetz der inneren Symmetrie). 10

Nach diesen beiden Regeln teilte OSTWALD den HERINGschen Buntkreis zunächst in die acht H a u p t f a r b e n : Gelb, Kress, Rot, Veil, U-blau, Eisblau, Seegrün, Laubgrün. Weitere Drittelung der acht Hauptfarben ergibt 24 Buntstufen, die für gewöhnlich genügen (Abb. 1). Bei der Zuordnung der Wellenlängen zu den Buntstufen (Abb. 2) stieß OSTWALD auf die folgenden beiden Schwierigkeiten:

650

6Ö0

Abb. 1. Die 8 Hauptfarben.

Abb. 2. Buntkreis, Buntstufen inrnen; Wellenlängen au&en.

1. Wie vermag eine physikalische Ursache wie die Wellenlänge eine Empfindung von ganz anderer Art zu bewirken? Wie kann z. B. Licht von der Wellenlänge 572, also noch nicht der hundertste Teil des ganzen Spektrums, im Auge die Empfindung eines leuchtenden Gelb hervorrufen, das doch beinahe so hell empfunden wird wie das vom ganzen Spektrum hervorgerufene Weiß? 2. Wie entstehen die im Spektrum gar nicht vorhandenen, zwischen Rot und Veil liegenden P u r p u r f a r b e n ? Beide Schwierigkeiten löste OSTWALD durch die Auffindung eines sinnreichen Zusammenhanges: d i e K ö r p e r f a r b e n s i n d n i c h t h o m o g e n e , von e i n e r Wellenlänge gebildete L i c h t e r , s o n d e r n g r u n d s ä t z l i c h L i c h t g e m i s c h e , die sich über einen mehr oder weniger großen Teil des Spektrums erstrecken. Je leuchtender und reiner die Farbe, um so mehr Lichter sind an ihrem Zustandekommen beteiligt, ohne daß selbstverständlich (sich zu Grau aufhebende) Gegenfarben darunter sein dürfen. Die reinsten Farben werden offenbar durch „ F a r b - ( B u n t - ) h a l b e " gebildet. Die Farbhalbe werden von Wellenlängen begrenzt, die sich 11

im Buntkreis gegenüberliegen und um je einen Viertelkreis von der Buntstufe abstehen. Die P u r p* u r f a r b e n werden von Lichtern aus beiden /Enden des Spektrums gebildet. Mit seiner Lehre vom Bunthalb hatte OSTWALD den Schlüssel in der Hand, der die Tür von der physikalischen zur p s y c h o l o g i s c h e n Farblehre öffnete (§ 27). Wieder einmal hatte ihm die Umschau nach dem a u s g e z e i c h n e t e n F a l l geholfen. Dieser ausgezeichnete Fall (§ 31) war in diesem Fall das Zusammenwirken der innerhalb eines Bunthalbs gelegenen-spektralen Lichter. Die von Physikern des In- und Auslandes vertretene sog. D r e i f a r b e n l e h r e besitzt eingestandenermaßen einen solchen Schlüssel nicht. Sie mußte daher trotz ihrer genauen und in Din 5033 genormten Meßverfahren in der Praxis versagen. § 4. Der Weiß- und Schwarzgehalt. Für die Abstufung des Weißund Schwarzgehaltes legte OSTWALD das WEBER-FECHNERsche Gesetz zugrunde. Dies Gesetz wurde 1851 von Ernst Heinrich WEBER (geb. 24. April 1795 in Wittenberg, gest. 26. Januar 1878 in Leipzig) ausgesprochen und von Gustav Theodor FECHNER (geb. 19. April 1801 in Muskau, N.L., gest. 18. September 1887 in Leipzig) entwickelt. Es sagt aus, daß die Reize in geometrischer Reihe abgestuft werden müssen, wenn sie in arithmetischer Reihe, also äls gleichabständig empfunden werden sollen. Bezeichnet man mit S c h w e l l e den kleinsten noch wahrnehmbaren Betrag des Reizes, so sagt das Gesetz: D i e S c h w e l l e i s t i m m e r d e r s e l b e B r u c h t e i l d e s R e i z e s . Dieser Bruchteil sei z.B. 1 : 10, dann würden den Reizen 100, 50, 20 usw. die Schwellen 10, 5, 2 usw. entsprechen; je geringer die Reize, um so kleiner die Schwellen, am so empfindlicher das Sinnesorgan. Ein dritter einfacher Ausdruck des Fechnerschen Gesetzes lautet: D i e E m p f i n d u n g e n v e r h a l ten sich wie die L o g a r i t h m e n der Reize. Der W e i ß g e h a l t der Farbe stellt den Reiz dar und ist daher in geometrischer Reihe abzustufen, um gleichabständig zu wirken: 100 79 63 50 40 32 25 20 16 12,6 10. Jedes folgende Glied entsteht aus dem vorhergehenden durch Vervielfältigung mit 0,79. Auf die gleiche Weise können die weiteren zehn Stufen zwischen 10 und 1 erhalten werden; sie sind jeweils V 10 der angeführten. Unter 1 herabzusteigen ist für die praktischen Bedürfnisse kaum erforderlich. Die erhaltenen 20 Stufen stellen Punkte dar; zweckmäßiger sind Strecken, die für einen gewissen Bereich gelten; man setzt die Mittel12

werte zwischen zwei Stufen für diese Strecken (Abb. 3) und bezeichnet sie durch Buchstaben (Abb. 4) ähnlich wie in der Musik die Schwingungszahl der Töne: 89 71 56 28 22 i 18 14 11 45 35 b d f a c e h i k g 8,9 7,1 5,6 4,5 3,6 2,8 2,2 1,8 1,4 1,1 m 1 n o r t s u P q Im allgemeinen kommt man mit der Hälfte dieser Stufen aus und kann die Zwischenstufen b, d, f usw. überspringen. § 5. Die Graureihe. Der Buchstabe e bedeutet also ein Grau mit 35 Weiß und 65 Schwarz. Dieses Grau vertritt als Norm alle seine Nachbarn im Bereich von Grau d bis Grau f, also mit 45—28 Weiß. Da ein Grau nur aus Weiß und Schwarz besteht, seine Farbgleichung sich also auf w + s = 1 beschränkt, so ist mit dem Weißgehalt auch der Schwarzgehalt als Ergänzung zu 100 gegeben. Die angeführten Buchstaben können daher ebensowohl für den Schwarzgehalt gelten, nur müssen dann die Werte gewählt werden, die den Weißgehalt zu 100 ergänzen, also 11 44 64 78 86 91,1 94,4 96,4 97,8 98,6 a c e g i l n p r t. § 6. Die hellklare Reihe. Die hellklare Reihe wird von den Farben gebildet, die auf der Seite w—v des b u n t g l e i c h e n D r e i e c k s (Abb. 5) liegen und nur aus Weiß w und Vollfarbe v bestehen. —

a

89

b

—

71

•40

—

32

3S 20

16

—

12.6

= = —

c

¡6

d

4S

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56 —

n

f

»

35

9

22

28 22 18

h

18

l

14

45

11 8.» v

k

11

I

fl,»

Abb. 5. Abb. 3 u. 4. Abstufung des Das bunitg-leich« Dreieck. Weiigehähes. Auch in ihnen übernimmt das Weiß die Rolle des Reizes und wird daher wie in der Graureihe abgestuft. Der Buchstabe e bedeutet mithin hier die Mischung aus 35 Weiß und 65 Vollfarbe. 13

§ 7. Die dunkelklare Reihe. Die dunkelklare Reihe wird von den Farben gebildet, die auf der Seite v—s des buntgleichen Dreiecks liegen. Sie bestehen nur aus Vollfarbe und Schwarz. In ihnen übernimmt die Vollfarbe die Rolle des Reizes und wird wie das Weiß in der Grau- und hellklaren Reihe abgestuft. Der Buchstabe e bedeutet mithin hier die Mischung aus 35 Vollfarbe und 65 Schwarz. Dies gilt für die warmen Farben (§ 9) von Rot bis Laubgrün. Für die kalten Farben von Seegrün bis Veil ist deren natürlichem Schwarzgehalt (§ 70) Rechnung zu tragen und Ys der Vollfarbe durch Schwarz zu ersetzen und dem normalen Schwarzgehalt hinzuzufügen. Man kann auch nach der Regel verfahren, die OSTWALD in Nr. 42 der „Farbe" aufgestellt hat, nach der der Farbreiz Weiß + Vollfarbe w + v des Endgliedes der hellklaren Reihe, z. B. für t a 1,4 4- 48,5 = 49,9 bis zu 1,4 in Grau t, logarithmisch abzustufen ist. Grau t steht um 18 Stufen ab. Log 49,9 = 1,698, log 1,4 = 0,146 der Unterschied geteilt durch 18 ergibt 0,086; um soviel sind die Logarithmen der Reizsumme jedesmal zu erniedrigen. Das ergibt die Reizsumme 49,9 40,9 33,5 27,5 22,6 18,5 15,2 12,5 10,2 8,4 6,9 5,6 4,6 3,8 3,1 2,5 2,1 1,7 1,4 und die Schwarzmengen 50,1 59,1 66,5 72,5 77,4 81,5 84,8 87,5 89,8 a b c d e f g h i 91,6 93,1 94,4 95,4 96,2 96,9 97,5 97,9 98,3 98,6 k l m n o p q r s t . § 8. Die trüben Farben. Die „trüben" Farben enthalten neben Vollfarbe Weiß und Schwarz entsprechend der Gleichung V + w + s — 1. Sie liegen im Innern des buntgleichen Dreiecks, auf dem Schnittpunkt einer Parallelen zur dunkelklaren Reihe, einer „ W e i ß g l e i c h e n " , und einer Parallelen zur hellklaren Reihe, einer S c h w a r z g l e i c h e n " , dadurch ist ihr Weiß- und Schwarzgehalt gegeben. Dies gilt für die warmen Farben von Buntstufe 21—9. Für die kalten Farben von Buntstufe 11,2—21 gilt es nur für den Weißgehalt; der Schwarzgehalt muß nach der § 7 angegebenen Regel berechnet werden. So ist z.B. in der Weißgleichen 1 der Schwarzgehalt folgendermaßen abzustufen: la enthält 9 Weiß, 44 Schwarz und 47 Vollfarbe; Grau 1 steht um fünf Stufen ab und enthält 9 Weiß, 91 Schwarz und 0 Vollfarbe. E s sind also von der Summe 9 Weiß + 47 Vollfarbe = 56 in 1 a bis zu 9 Weiß im Grau 1 5 Stufen logarithmisch zu bilden. Log 56 = 1,748, log 9 = 0,954; der Unterschied 0,794 geteilt durch 5 ergibt 0,159; um soviel sind die Logarithmen der Reizsumme jedesmal zu erniedrigen. Das ergibt 1,589, 1,430, 1,271 und 1,112 und die Reizsummen selbst zu 39, 27, 19 und 13. Daraus folgen für Schwarz 61, 73, 81 und 87. 14

§ 9. Die zu den Buchstaben gehörenden Werte: •1. W a r m e F a r b e n , B u n t s t u f e 2 3 , 2 — 9 a 89 e 56 e 35 U 22 i 14 1 8,9 n 5,6 p 3,5 r 2,2 t 1,4

c a 56 11

e a 35 11

e c 35 44

g c 22 44

g e 22 65 i g 14 78 I i 8,9 86 n I 5,6 91

g a 22 11

i e 14 65 l g 8,9 78 n i 5,6 86 p 1 3,5 91

i c 14 44 1 e 8,9 65 n f 5,6 78 p i 3,5 86

i a 14 11 1 c 8,9 44 n e 5,6 65 p g 3,5 78

r 1 2,2 91

r p 2,2 96,5

t n 1,4 94,4

t p 1,4 96,5

t r 1,4 97,8

n c 5,6 44 p e 3,5 65

r i 2,2 86

p n 3,5 94,4

r n 2,2 94,4

1 a 8,9 11

t 1 1,4 91

r g 2,2 78 t i 1,4 86

n a 5,6 11 p c 3,5 44 r e 2,2 65 t g 1,4 78

P a 3,5 11 r c 2,2 44 t • 1,4 65

r a 2,2 11 t c 1,4 44

t 1,4

2. K a l t e c a 56 18

e

g c 22 53

g e 22 68

i e 14 71

i g 14 79,9 I i 9 87

l g 9 81

n i 5,6 88,1

1 1 , 2 — 21

g a 22 34

i c 14 58,4 1 e 9 73 ngr 5,6 82,7

n 1 5.6 91,9

p 1 3,5 92,5

i a 14 40 1 c 9 61 n e 5,6 74,9

P e 3,5 76,1

r i 2,2 89,5

r p 2,2 96,8

t n 1,4 95,4

n a 5,6 47,0

n c 5,6 63,4

p i 3,5 88,9 r 1 2,2 92,9

r n 2,2 95,2

I a 9 44

p g 3,5 83,7

p n 3,5 94,9

t r 1,4 97,9

Buntstufe

a

35 26

e c 35 49

Farben,

t 1 1,4 93,1

p c 3,5 64,8 r e 2,2 77

r g 2,2 84,4

t i 1,4 89,8

p a 3,5 48,5 r c 2,2 66

r a 2,2 49,5

t a 1,4 50,1

t c 1,4 66;5 t' e 1,4 77;4

'

t g