Handbuch für Lichtgestaltung: Lichttechnische und wahrnehmungspsychologische Grundlagen

258 Pages·2009·12.989 MB·German

by  Prof. Christian Bartenbach, Dr. phil. Walter Witting (auth.)

C. Bartenbach, W. Witting
Handbuch für Lichtgestaltung
Lichttechnische und wahrnehmungspsychologische Grundlagen
SpringerWienNewYork
Prof. Christian Bartenbach sen.
Dr. phil. Walter Witting
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Coverfotos: Wechselnde Lichtstimmung der Nockspitze in den Stubaier Alpen;
©Peter Bartenbach, München, Deutschland
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ISBN 978-3-211-75779-6 SpringerWienNewYork
INHALTSVERZEICHNIS
Licht und Mensch – Einführung Kapitel 1
Einführung ..................................................................................................................01
Licht und Physik – Lichttechnische Grundlagen Kapitel 2
2.1 Grundgrößen der Lichtmessung ................................................................13
2.1.1 Raumwinkel ...............................................................................13
2.1.2 Lichtstrom .................................................................................15
2.1.2.1 Lichtausbeute ...........................................................................16
2.1.3 Lichtstärke .................................................................................18
2.1.3.1 Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) .....................................18
2.1.4 Beleuchtungsstärke ................................................................23
2.1.4.1 Quadratisches Entfernungsgesetz .....................................24
2.1.4.2 Darstellung der Verteilung
von Beleuchtungsstärken .....................................................26
2.1.4.3 Der Tageslicht-Quotient (TQ) ..............................................29
2.1.5 Leuchtdichte .............................................................................34
2.2 Farbtemperatur ........................................................................37
2.2.1 Temperaturstrahler .................................................................38
2.2.2 CIE-Farbdreieck .......................................................................39
2.2.3 Spektrale Zusammensetzung von Lichtquellen ............42
2.2.3.1 Kunstlicht ..................................................................................42
2.2.3.2 Tageslicht ...................................................................................45
2.2.3.3 Lichtfarbe und Lichtmenge: Behaglichkeit ....................46
Licht und Auge – Psychophysiologie der visuellen Wahrnehmung Kapitel 3
3.1 Modellkonstrukte der visuellen Wahrnehmung ................................... 51
3.2 Reizkontext und Wahrnehmung ................................................................56
3.3 Konstanzleistungen der visuellen Wahrnehmung ...............................58
3.3.1 Größenkonstanz................................................................................60
3.3.2 Formkonstanz ....................................................................................60
3.3.3 Farb- und Helligkeitskonstanz .....................................................62
3.4 Das menschliche Auge und seine Sehfunktionen ...............................64
3.4.1 Anatomischer Aufbau des Auges ...............................................64
3.4.2 Akkommodation ...............................................................................67
3.4.2.1 N ahpunkt und Fernpunkt ..............................................................67
3.4.2.2 Akkommodationsbreite ..................................................................67
3.4.2.3 Tiefenschärfe ........................................................................... 69
3.4.2.4 Kurzsichtig/Weitsichtig ........................................................ 71
3.4.2.5 Blaues Licht und Rotes Licht ............................................. 72
3.4.3 Aufbau der Netzhaut ........................................................... 73
3.4.3.1 Typologie und Verteilung der Rezeptoren ..................... 74
3.4.3.2 Spektrale Empfi ndlichkeit der Rezeptoren .................... 76
3.4.4 Adaptation (Helligkeitsanpassung) .................................. 78
3.4.4.1 Pupillenreaktion ..................................................................... 78
3.4.4.2 Rezeptoradaptation ............................................................... 79
3.4.4.3 Adaptation und Gesichtsfeld ............................................. 83
3.4.4.4 Blendung und Adaptation .................................................. 89
3.4.4.4.1 Schleierleuchtdichte.............................................................. 91
3.4.4.4.2 Kontrastsehen ......................................................................... 92
3.4.4.4.3 Blendwinkel .............................................................................. 93
3.4.4.4.4 UGR-Blendformel .................................................................. 95
3.4.5 Gesichtsfeldparameter ......................................................... 97
3.4.5.1 Gesichtsfeld für Stäbchensehen ....................................... 97
3.4.5.2 Gesichtsfeld für Zapfensehen (Farbsehen) .................... 98
3.4.5.3 Gesichtsfeld und Scharfsehen ........................................ 100
3.4.5.4 Weitere Differenzierungen des Gesichtsfeldes .......... 102
3.4.6 Sehschwellen: Grenzwerte der visuellen
Wahrnehmung ...................................................................... 102
3.4.6.1 Ortsschwelle: Sehschärfe .................................................. 103
3.4.6.1.1 Visus: Defi nition der Sehschärfe .................................... 103
3.4.6.1.2 Messung der Sehschärfe ................................................... 105
3.4.6.1.3 Räumliche Verschmelzung
(Anwendungsbeispiel) ......................................................... 108
3.4.6.2 Kontrastschwelle: Unterschiedsempfi ndlichkeit ........ 110
3.4.6.2.1 Kontrastmaße. ....................................................................... 111
3.4.6.2.2 Weiche/Harte Kontraste .................................................... 113
3.4.6.2.3 Unterschiedsempfi ndlichkeit ............................................ 117
3.4.6.2.4 Kontrast und Sehleistung ................................................. 118
3.4.6.3 Zeitschwelle: Verschmelzungsfrequenz ........................ 123
3.5 Gestaltpsychologische Prinzipien der visuellen
Wahrnehmung .............................................................................................. 126
3.5.1 Ähnlichkeit und Nähe......................................................... 127
3.5.2 Geschlossenheit .................................................................... 128
3.5.3 Gute Fortsetzung ................................................................. 129
3.5.4 Verdeckung ............................................................................ 130
3.5.5 Einfache Form (Gestalt) ..................................................... 131
3.5.6 Gemeinsame Helligkeit/Farbe .......................................... 132
3.5.7 „Gestalten am Himmel“ ..................................................... 133
3.6 Monokulare Tiefenkriterien der visuellen Wahrnehmung.............. 135
Licht und Material – Ökologische Optik Kapitel 4
4.1 Die Wechselwirkung von Licht und Material ..................................... 143
4.1.1 Refl exion – Transmission – Absorption ........................ 144
4.1.2 Guter Wein in gutem Licht .............................................. 153
4.1.3 Farbe und Farbwiedergabe ............................................... 156
4.2 Der visuelle Raum aus der Sicht der ökologischen Optik .............. 162
Licht und Raummilieu – Theoretisches Leuchtdichtenmodel Kapitel 5
5.1 Feldkomponenten des Gesichtssinnes
und ihre Bedeutung als Informationsquellen .................................... 171
5.1.1 Sehen als Erkundungsverhalten im Raum ................... 171
5.1.2 Der Feldbegriff in der optischen Wahrnehmung ...... 174
5.1.3 Erweiterte Differenzierung des Gesichtsfeldes.......... 177
5.1.3.1 Primäres Infeld ..................................................................... 178
5.1.3.2 Sekundäres Infeld ................................................................ 180
5.1.3.3 Primäres Umfeld .................................................................. 181
5.1.3.4 Sekundäres Umfeld ............................................................. 183
5.1.3.5 Tertiäres Umfeld ................................................................... 184
5.1.4 Licht und Raummilieu ........................................................ 186
5.1.5 Stabilität der Wahrnehmung ........................................... 189
5.2 Praxisbeispiel für die Anwendung des Theoretischen
Leuchtdichtemodells bei einem multifunktionalen Büroraum ..... 192
5.2.1 Geometrie und Ausstattung eines exemplarischen
Büroraumes ............................................................................ 192
5.2.2 Bestimmung der Infeldleuchtdichten ........................... 194
5.2.3 Bestimmung der Umfeldleuchtdichten......................... 195
5.2.4 Bestimmung der Tischoberfl äche ................................... 195
5.2.5 Bestimmung der Stellwände ............................................ 197
5.2.6 Bestimmung der Wandfl ächen ........................................ 198
5.2.7 Bestimmung der Fußbodenfl äche .................................. 198
5.2.8 Fensterfl ächen als tertiäres Umfeld .............................. 199
5.2.9 Licht- und Deckensysteme .............................................. 204
5.2.9.1 Ohne Umlenkung; diffuse Decke weiß ........................ 204
5.2.9.2 Mit Umlenkung; diffuse Decke weiß............................ 206
5.2.9.3 Mit Umlenkung; entmaterialisiertes
Deckensystem spiegelnd-metallisch .............................. 207
5.2.10 Kunstlichtsysteme ............................................................... 210
5.2.10.1 Kunstlichtsystem mit weiß diffuser Decke ................. 212
5.2.10.2 Kunstlichtsystem als integrierte
Spiegel-Werfer-Kombination ........................................... 212
5.3 Nachsatz ................................................................................................... 216
Glossar ................................................................................................... 219
Literaturauswahl ................................................................................................... 237
Stichwortverzeichnis ............................................................................................ 241
LLIICCHHTT UUNNDD MMEENNSSCCHH 1
EEiinnffüühhrruunngg
In der Religion steht Licht für das Reich der Spiritualität und
Moral, sein Kampf gegen die Dunkelheit ist der Kampf gegen Gut
und Böse. In der Bibel, dem Koran, den Upanischaden wird das
göttliche Prinzip mit dem Licht gleichgesetzt oder zeigt im Licht
den Weg zum Adel der Seele und der Erkenntnis. Sonnenanbe-
tung und Lichtgötter hat es von Indien bis Afrika gegeben, von
den keltischen Druiden bis zu den mexikanischen Azteken, in
Ägypten, Griechenland, Rom und Skandinavien.
[zit. n. Perkowitz & Sidney:
„Eine kurze Geschichte des Lichts“, p. 53/54; 1998.]
Vermutlich hat kein Volk der Menschh eitsge schichte des Licht mehr verherrlicht
als die Al ten Ägypter. Mit dem Licht durchbrach das Göttliche seine absolute
Transzendenz, um im Pharao seine diess eitige (immanente) Verkörp er ung zu er-
fahren. Das Leben der Ägypter, allen voran der Pharao nen, war nicht in erster
Linie auf das Diesseits ausgerichtet, sondern auf ein Bestehen nach dem Tod im
Jenseits. Nichtsdestotrotz glaubten sie, sich im irdi schen Leben bewähren zu
müssen, um nach ihrem Tod „ins volle Tageslicht hinaustreten“ zu können, wie
es das Ägyptische Totenbuch wortwörtlich verheißt. Durch das Ritual der
Augen öffnung war es dem Verstorbenen bes chieden, das „anubische Licht der
Aufersteh ung im Geiste“ zu schauen, um so das „sethis che Licht des Todes“ zu
überwinden.
Die Kategorien Licht und Sehen waren sowohl in der realen Alltagserfahrung
und noch mehr in der mythologischen „Wahrheit“ der Ägypter so eng miteinan-
der ver bunden, dass sie ineinander verschmolzen. Damit war für sie Licht nichts
anderes als Sehen und Sehen gleichbedeutend mit Licht: wenn ihr Sonnengott
Amun-Re die Augen öffnete, wurde es Tag, wenn er sie schloss, kam die Nacht.
Das Licht transmutierte auf der mythologischen Ebene nicht nur zum Geschöpf,
sondern zur Person, ja zum Akt Gottes. Ihre höchste Kulmination fand diese
Meta phorik im monotheistischen Aton-Sonnenkult des Pharaos Ameonophis IV.
(1364– 1347 v. Chr.), der sich in apotheotischer Steigerung den Namen Echnaton
(„Glanz des Aton“) gab. Weltberühmt ist sein das Licht verherrlichender „Son-
nengesang“ der nach Meinung mancher Bibelexegeten in abgewandelter Form
in die Psalmen des Alten Testaments Eingang fand.
Fast dreieinhalb Jahrtausende nach Echnaton war das Licht zwar seiner göttli-
chen Attribute entkleidet, aber nichtsdestoweniger Gegenstand systematisierter
menschlicher Neugier, die jetzt „Naturwissenschaft“ ge-
nannt wird. Aber selbst Albert Einstein (1879–1955),
einer der größten analytischen Denker des 20. Jahr-
hunderts, soll im fortgeschrittenen Alter noch gesagt
haben:
Für den Rest meines Lebens werde ich wohl
Echnaton
nichts anderes tun, als darüber nachzudenken,
1372–1354
VOR Christus was Licht ist.
Licht ermöglicht Leben. Licht führt uns zum Sehen, vermittelt uns Anschauung
und Erkenntnis. Ohne Licht sehen wir nicht. Ohne Licht gäbe es kein Auge. In
der Dunkelheit gibt es keine Farben, keine Schatten, keine Kontraste , keine
Bilder; auch keine Vorstellung davon, denn unsere Welt stellen wir uns als sicht-
bar vor. Unabhängig vom Licht könnten wir uns nichts
Sichtbares denken. Licht ist das Medium, in dem wir
nicht nur sehen, sondern uns und unsere Welt beobach-
ten und real erkennen, also wahr-nehmen.
Auf unserer Erde bildet die Strahlkraft der Sonne nicht
nur den treibenden Motor der Evolution ; mit ihrer Leucht-
A. Einstein
1879–1955 kraft ist jede menschliche Zivilisation auf Gedeih und
NACH Christus Verderb verbunden. Sie spendet uns Nahrung, Wärme,
Licht, all jene Energie also, die zur Entwicklung und Aufrechterhaltung aller
ökologischen und ökonomischen Regelkreisprozesse des pfl anzlichen, tierischen
und menschlichen Lebens unabdingbar notwendig ist. Das erkannten die alten
Ägypter ebenso wie die Menschen in anderen Zeiten und anderen Kulturen.
Mittelbar und letzten Endes beziehen wir sogar unser heutiges Kunstlicht von
der Sonne, weil etwa eine Glühbirne auch nur mittels einer Energiequelle strahlt,
die wir uns durch die moderne Technologie zwar erschlossen haben, aber nichts-
destoweniger nur kausal über die Sonne verfügbar ist.
Wann sagen wir, etwas sei „sichtbar“? In stockdunkler Nacht oder in einem völ-
lig ver dunkelten Raum ist erfahrungsgemäß nichts außer der Dunkelheit, d. h.
die Abwesenheit von Licht „sichtbar“. Bei Hinzutreten von so genanntem sicht-
baren Licht werden Objekte mehr oder weniger sichtbar. Aber ist dann auch das
Licht an sich „sichtbar“? Warum erscheint uns außerhalb der Erdatmosphäre der
Licht und Mensch 2
Weltraum lichtlos schwarz, wo er doch vom
Licht der irdis chen Sonne und der kosmi-
schen Sonnen (Sterne) erfüllt ist? Wir sind
gewohnt bzw. wir glauben, das Licht selbst
zu sehen, sobald wir irgendetwas sehen.
Wenn wir die Quelle des Lichtes nicht sehen
und das Licht aus dieser Lichtquelle an nichts
in unserem Gesichtsfeld auftrifft und somit
nicht in unser Auge gelangt, so können wir
dieses Licht, obwohl es im aktuellen Seh-
raum (Gesichtsfeld) vorhanden ist, nicht
sehen. Erst wenn Licht auf ein Material
trifft und von dort in unser Auge refl ektiert
wird, wird das Material respektive der Raum
sichtbar.
Das heißt: Licht an sich ist nicht sichtbar,
Licht macht sichtbar! Licht ist als Ursache der Sichtbarkeit wahr-nehmbar, d. h.
induktiv als Seinswahrheit erschließbar, aber selbst nicht sichtbar.
Wenn wir von Strahlung sprechen, ist elektromagnetische Strahlung gemeint. Die
Erde wird fortlaufend mit Energie in Form elektromagnetischer Wellen geradezu
bombardiert. Aber nicht alles, besonders nicht die harte Strahlung aus den Wei-
ten des Kosmos, erreicht auch die Erdoberfl äche. Ein Teil jener unsichtbaren
Strahlung, die uns umgibt, ist sogar hausgemacht, wie etwa Radio- und Fernseh-
wellen , die übrigens die Atmosphäre durchdringen (sonst wäre eine Kommunika-
tion in der Raumfahrt nicht möglich). Elektromagnetische Wellen unterscheiden
sich – physikalisch gesehen – voneinander hauptsächlich in ihrer Wellenlänge
und reziprok dazu in ihrer spezifi schen Frequenz, woraus sich mit ihrer Intensität
(Wellenamplitude) die ihnen innewohnende Energie bestimmen lässt.
Abbildung 1.1 veranschaulicht das gesamte Energiespektrum , d. h. die volle
Bandbreite der bekannten elektromagnetischen Wellen. Diese reicht von den
meh rere Kilometer langen Radiowellen über die Sonnenstrahlung bis zu den
billiardstel Meter kurzen Wellen der lebensfeindlichen kosmischen Strahlung. Abbildung 1.1
Nur Welle nlängen im Bereich zwischen 380 und 780 Nanometer (nm) der elektromagnetischen
Strahlung sieht der Mensch als LICHT UND FARBE.
3 Einführung