Warum der Wood-Effekt bei Chlorophyll?

Von: , Frage gestellt am Fr, 4. Nov 2005

Hallo, liebe Wissende.

Ich komme aus der Fotografie und beschäftige mich momentan mit der Infrarot-Aufnahme-Technik (nicht Thermo-Fotografie).
Alle Fotografen sprechen in dem Zusammenhang vom so genannten "Wood-Effekt", der das (chlorophyllhaltige) Blattgrün auf dem Bild weiß werden lässt.
Warum das allerdings so ist, kann mir niemand wirklich beantworten.
Fotografen lernen nämlich zuerst folgendes:
Ein Gegenstand reflektiert dasjenige Licht des (sichtbaren) Spektrums, das seiner Eigenfarbe entspricht.
Nun, ich habe so den Eindruck, dass Bäume grün sind, tendenziell eher weniger rötlich ;-)

So, und jetzt würde ich gerne wissen, was an dem Chlorophyll so besonders ist, dass es (unsichtbares) Infrarotlicht aussenden (oder reflektieren) kann. Als Fotografin kenne ich mit Begriffen wie "diskontinuierliches Spektrum", "Absorption und Reflektion", "Wellenlängen", "energiereiches -oder armes Licht" u.a.m. ein wenig aus.

Wer kann mir erklären, warum die kleinen Chlorophyll-Teilchen meine kleine Filterlehre derartig auf den Kopf stellen?
>:-)
Die meisten Fotografen nehmen es als gegeben hin, dass es so ist und fragen sich überhaupt nicht, wie soetwas sein kann.
Daher traue ich einem/einer NaturwissenschaftlerIn eher eine befriedigende Antwort zu.

Wissen will ...

Danke und Ahoi
Claudia

9 Antworten zu dieser Frage

  1. Antwort von nach 2 Stunden 0 hilfreich
    Re: Warum der Wood-Effekt bei Chlorophyll?

    Hallo Claudia, So, und jetzt würde ich gerne wissen, was an dem Chlorophyll
    so besonders ist, dass es (unsichtbares) Infrarotlicht
    aussenden (oder reflektieren) kann. Als Fotografin kenne ich
    mit Begriffen wie "diskontinuierliches Spektrum", "Absorption
    und Reflektion", "Wellenlängen", "energiereiches -oder armes
    Licht" u.a.m. ein wenig aus.
    Das Chlorophyl benötigt für seine Arbeit nur Licht im roten bis blauen Bereich.
    Nfrarot ist für die Pflanze eher ein Problem. Die Blätter sollen ja möglichst viel Sonnenlicht einfangen, aber nicht gekocht werden. Also muss die Pflanze sehen, dass sie möglichst viel IR-Strahlung reflektieren kann.

    (Ich habe einmal an einem Projekt mit teildurchsichtigen Sonnenkollektoren für Treibhäuser gearbeitet. Dabei wurde das Licht, welches die Pflanzen benötigen, durchgelassen, der Rest wurde absorbiert und in Wärme gewandelt. Im Treibhaus hast du dann ein in etwa Weinrotes Licht). Wer kann mir erklären, warum die kleinen Chlorophyll-Teilchen
    meine kleine Filterlehre derartig auf den Kopf stellen?
    Wieso stellt es deine Filterlehre auf den Kopf, wenn dein Film nicht das selbe sieht wie du ??

    MfG Peter(TOO)

    • Antwort von nach 18 Stunden 0 hilfreich
      Aber wie?

      Hallo Peter. Das Chlorophyl benötigt für seine Arbeit nur Licht im roten
      bis blauen Bereich.
      Nfrarot ist für die Pflanze eher ein Problem. Die Blätter
      sollen ja möglichst viel Sonnenlicht einfangen, aber nicht
      gekocht werden. Also muss die Pflanze sehen, dass sie
      möglichst viel IR-Strahlung reflektieren kann.
      Demzufolge gibt es einen scharfen Schnitt zwischen rotem Licht im sichtbaren Bereich und den Infrarot-Wellenlängen.
      Und eine erhöhte Absorption der Infrarot-Strahlung (ich spreche nicht von Licht) kann für die Pflanze den Wärmetot bedeuten, also gibt sie diesen der Sonneneinstrahlung Teil wieder ab.
      Es ist ja eine großartige Leistung, DIESEN exakten Schnitt zwischen rotem Licht, welches die Pflanze zur Photosynthese braucht, und IR-Strahlung, welches für die Pflanze schädigend sein kann, hinzubekommen (denn IR ist ja im Spektrum die Fortsetzung des roten Lichtes).
      Und das unterscheidet sie auch von einem unbelebten, grünen Gegenstand, der diese Eigenschaft nicht hat.

      Gut, ich wusste natürlich, dass Blätter IR-Strahlung reflektieren. Nun weiß ich auch, dass zuviel IR zur Erhitzung führen kann, aber wie die Pflanze die Trennung schafft, weiß ich immernoch nicht.
      Was ist am Chlorophyll derart besonders?
      Da muss sich ja auf Teilchenebene etwas abspielen.

      Weiter unten im Brett las ich etwas über die Enstehung von Farben - leoder habe ich es (noch) nicht ganz verstanden. Wieso stellt es deine Filterlehre auf den Kopf, wenn dein Film
      nicht das selbe sieht wie du ??
      *grins* naja ... Fotografen sind "Licht-Maler" und erschließen sich ihre Welt auch genau so.
      IR-Strahlung gehört aber nicht zum für den Menschen sichtbaren Bereich des Spektrums und deshalb muss ein Fotograf umdenken.
      In vielen Büchern jedoch wird immernoch von "Infrarot-Licht" gesprochen, was grundsätzlich falsch ist. So gesehen, und ich finde die Frage auch berechtigt, ist es schwer zu verstehen, warum ausgerechnet ein als grün empfundenes Material derartig hohe Mengen an IR-Strahlung aussendet oder reflektiert (wäre ja auch noch zu klären).

      Ahoi
      Claudia

      • Antwort von nach 20 Stunden 1 hilfreich
        Re: Aber wie?

        Hallo Claudia, Demzufolge gibt es einen scharfen Schnitt zwischen rotem Licht
        im sichtbaren Bereich und den Infrarot-Wellenlängen.
        Nein, die Empfindlichkeit des menschlichen Auges ist nicht scharf begrentzt, das ist so eine Katzenbuckel-Kurve. Und eine erhöhte Absorption der Infrarot-Strahlung (ich
        spreche nicht von Licht) kann für die Pflanze den Wärmetot
        bedeuten, also gibt sie diesen der Sonneneinstrahlung Teil
        wieder ab.
        Es ist ja eine großartige Leistung, DIESEN exakten Schnitt
        zwischen rotem Licht, welches die Pflanze zur Photosynthese
        braucht, und IR-Strahlung, welches für die Pflanze schädigend
        sein kann, hinzubekommen (denn IR ist ja im Spektrum die
        Fortsetzung des roten Lichtes).
        Naja, die Evolution hatte ja ein paar hundert Millionen Jahre Zeit die hinzubekommen ......
        ABer eigentlich ist es ja umgekehrt: Die Pflanze benötigt einen ganz speziellen Teil des Spektrums um den Prozess hinzubekommen, mit dem Rest kann sie gar nichts anfangen. Und das unterscheidet sie auch von einem unbelebten, grünen
        Gegenstand, der diese Eigenschaft nicht hat.
        Da hatte das Militär früher grosse Probleme. Durch fotographische Luftaufklärung in unterschiedlichen spektralen Bereichen konnte man dann plötzlich einen grünen Panzer von einem Baum problemlos unterscheiden .....
        Man hat dann Farben entwickelt, welche sich spektral wie die Pflanzen verhalten. Gut, ich wusste natürlich, dass Blätter IR-Strahlung
        reflektieren. Nun weiß ich auch, dass zuviel IR zur Erhitzung
        führen kann, aber wie die Pflanze die Trennung schafft, weiß
        ich immernoch nicht.
        Was ist am Chlorophyll derart besonders?
        Da muss sich ja auf Teilchenebene etwas abspielen.
        Also mal etwas vereinfacht:
        Physikalisch spricht man bei der Farbe auch von Energie. Also IR hat weniger Energie als UV.
        Chemische Prozesse haben nun wieder sehr viel mit Energie zu tun. ABer es kommt auf die richtige Dosierung der Energie an.

        Stell dir wie das putten beim Golf vor. Wenn du zuwenig Energie einbringst, schaft es der Ball nicht bis zum Loch. Schlägst du zu stark, hüpft der Golfball übers Loch. Du musst also mit einer bestimmten Menge Energie schlagen um den Ball genau ins Loch zu bekommen.

        Mit den Chlorophyl ist das eben auch so. Für seine Aufgabe ist eine ganz bestimmte Menge Energie nötig. Und da bei Licht Energie = Farbe, ergibt sich halt dieses Rot welches verwendet werden kann und dadurch absorbiert wird. Die restlichen Farben sind halt unnütz oder sogar schädlich und werden möglichst wieder abgegeben. Weiter unten im Brett las ich etwas über die Enstehung von
        Farben - leoder habe ich es (noch) nicht ganz verstanden.
        Vielleicht hilft die das Golf-Beispiel weiter. Wieso stellt es deine Filterlehre auf den Kopf, wenn dein Film
        nicht das selbe sieht wie du ??
        *grins* naja ... Fotografen sind "Licht-Maler" und erschließen
        sich ihre Welt auch genau so.
        IR-Strahlung gehört aber nicht zum für den Menschen sichtbaren
        Bereich des Spektrums und deshalb muss ein Fotograf umdenken.
        In vielen Büchern jedoch wird immernoch von "Infrarot-Licht"
        gesprochen, was grundsätzlich falsch ist.
        Hmm, das ist dann wohl eine Berufskrankheit !!!

        Physikalisch besteht kein grundsätzlicher Unterschied zwischen IR, sichtbarem Bereich und UV !
        Nur den für den Menschen Sichbaren Bereich der elektromagnetischen Schwingungen als Licht zu bezeichnen, hat für mich schon etwas von Überheblichkeit. z.B. Bienen sind rotblind, sehen dafür aber im UV-Bereich und erkennen sogar polarisiertes Licht .....

        Zudem entspricht jeder mir bekannte und in der Fotographie verwendete "Photonenfänger" (Film, Bildsensoren) in seiner Empfindlichkeit NICHT derjenigen des menschlichen Auges. Insofern kannst du nie das Abbilden was du mit deinem Auge siehst. Hinzu kommt noch, dass es genetische bedingte Unterschiede in der spektralen Empfindlichkeit der Farbrezeptoren im menschjlichen Auge gibt. So gesehen, und ich
        finde die Frage auch berechtigt, ist es schwer zu verstehen,
        warum ausgerechnet ein als grün empfundenes Material derartig
        hohe Mengen an IR-Strahlung aussendet oder reflektiert (wäre
        ja auch noch zu klären).
        Normales Fensterglas ist für UV schon recht undurchlässig. Und wenn du dir deine TV-Fernsteuerung einmal genau ansiehst, ist da vorne eine scheinbar schwarze Abdeckung hinter welcher die IR-LED sitzt. Dieses Materieal ist für IR praktisch klar.

        Gerade DU solltest doch wissen, dass nicht alles so ist wie es auf den ersten Blick scheint ;-)

        MfG Peter(TOO)

        • Antwort von nach einem Tag 0 hilfreich
          Danke

          Gerade DU solltest doch wissen, dass nicht alles so ist wie es
          auf den ersten Blick scheint ;-)
          Ach, Peterle ... natüüüüürlich weiß ich das. Ich wollte wissen, warum?!
          :-)

          Ich habe nochmals nachgeforscht, diesmal unter anderen Begriffen und habe doch einige Seiten gefunden, die gut beschreiben, wie das mit den Energie-Niveaus auf Teilchenebene abläuft. Jetzt wird mir die Sache langsam wirklich klar:
          Gut erläutert finde ich die ganze Geschichte hier:
          http://www.u-helmich.de/bio/stw/reihe4/licht/licht00...
          Wenn Du so willst, leuchtet (fluoresziert) die Pflanze im IR-Bereich des Spektrums und gibt die überschüssige Energie, die sie mit dem UV-Licht aufnimmt, wieder ab.

          War'n die Tage nicht umsonst ... habe ich etwas dazugelernt!
          Ist doch auch was ... :-)

          Dank Euch allen
          Ahoi
          Claudia

  2. Antwort von nach 2 Stunden 0 hilfreich
    Re: Warum der Wood-Effekt bei Chlorophyll?

    Hallo. Warum das allerdings so ist, kann mir niemand wirklich
    beantworten.
    Chlorophyll absorbiert schlicht und einfach kein IR, das kann man auf jedem Spektrum erkennen: http://images.google.de/images?svnum=10&hl=de&lr=&q=...
    Bei ungefähr 650nm fällt die Absorptionsrate fast auf null, d.h. jedes einfallende Licht dieser Wellenlänge wird reflektiert. Ein Gegenstand reflektiert dasjenige Licht des (sichtbaren)
    Spektrums, das seiner Eigenfarbe entspricht.
    Nun, ich habe so den Eindruck, dass Bäume grün sind,
    tendenziell eher weniger rötlich ;-)
    Rotes Licht wird auch absorbiert, IR jedoch nicht. Das erklärt warum du die Blätter nicht rot siehst. Und für IR hast du mit Sicherheit keine Rezeptoren:-)

    mfG Dirk

  3. Antwort von nach 21 Stunden 1 hilfreich
    Re: Warum der Wood-Effekt bei Chlorophyll?

    Hallo Claudia, So, und jetzt würde ich gerne wissen, was an dem Chlorophyll
    so besonders ist, dass es (unsichtbares) Infrarotlicht
    aussenden (oder reflektieren) kann. Als Fotografin kenne ich
    mit Begriffen wie "diskontinuierliches Spektrum", "Absorption
    und Reflektion", "Wellenlängen", "energiereiches -oder armes
    Licht" u.a.m. ein wenig aus.
    http://www.google.de/search?hl=de&q=chlorophyll+abso...

    Gruß
    Huttatta

    • Antwort von nach einem Tag 0 hilfreich
      Was gefuunden - dem Rätsel auf der Spur ...

      Hi Huttatta. Hallo Claudia,
      http://www.google.de/search?hl=de&q=chlorophyll+abso...
      ... kurz und knapp ... aber hilfreich.
      Nur habe ich gerade das Gefühl, ich sei zu dämlich zu googlen
      ;-)
      Ich hatte gegoogelt, aber mit den Begriffen "Chlorophyll" und "Wood-Effekt", was mich nicht weiterbrachte, denn ich landete auf Fotografen-Seiten (zur Erinnerung: das sind die, die's NICHT erklären können) und auf Seiten der Astronomen (zur Info: das sind die, die's so erklären, dass ICH es nicht verstehe) >;-)

      Bei den von Dir ermittelten Seiten gibt es doch ein paar, die die Problematik sehr anschaulich erklären.
      Und ich hatte Recht: Die IR-Strahlung wird weder absorbiert, noch reflektiert, die Pflanze erzeugt IR-Strahlung aus dem Überschuss der UV-Anteile, sozusagen.

      Als Einstieg finde ich diese Seite gut gelungen:
      http://www.u-helmich.de/bio/stw/reihe4/licht/licht00...

      Ahoi
      Danke

      • Antwort von nach 2 Tagen 0 hilfreich
        Re: Was gefuunden - dem Rätsel auf der Spur ...

        Hallo Claudia, Und ich hatte Recht: Die IR-Strahlung wird weder absorbiert,
        noch reflektiert, die Pflanze erzeugt IR-Strahlung aus
        dem Überschuss der UV-Anteile, sozusagen.
        Üblicherweise verwendest Du dieses Prinzip
        selbst mehrmals pro Woche, beim Wäschewaschen
        (weisser als weiss, http://www.uni-essen.de/chemiedidaktik/S+WM/Waschmit...)

        Grüße

        CMБ

  4. Antwort von nach 2 Tagen 0 hilfreich
    Re: Warum der Wood-Effekt bei Chlorophyll?

    Hallo liebe Claudia,

    dieser Effekt tritt nur auf, wenn Du mit einem strengen Rotfilter arbeitest oder noch besser mit einem Filter, das alles sichtbare Licht absorbiert und nur IR passieren läßt.

    Nun wurde Dir schon geschrieben, daß Chlorophyll IR gut reflektiert.

    Daher erscheinen (lebende) Blätter hell und andere Sachen, die mehr oder weniger IR reflektieren heller oder dunkler.

    Das IR, das von den Pflanzen emitiert wird, hat eine weit längere Wellenlänge als das, für das der Film empfindlich ist.

    Gandalf

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