Finde das perfekte Farbrezept

Ziel der Challenge:

In der Farben-Challenge geht es darum, das Rezept für eine bestimmte Farbe herauszufinden, und zwar auf systematische Weise. Die Schülerinnen und Schüler sollen durch strukturiertes Experimentieren und genaues Messen ein Rezept entwickeln, mit dem die Originalfarbe so genau we möglich nachgemischt werden kann.

Vorbereitungen und Material 

Materialliste

Pro Team: 

• 3 flüssige Grundfarben mit hoher Deckkraft (Rot, Gelb, Blau), z.B. Acrylfarben
• +/-10 kleine Becher (z.B. Schnapsgläser aus Kunststoff) und Löffel zum mischen
• Spritzen, Waage oder Messbecher zur präzisen Dosierung
• Malutensilien (Pinsel, Zeichenpapier)
• Küchentücher und Wasserbehälter zum reinigen der Pinsel
• Optional: 1 Ventilator / Föhn (evtl können sich mehrere Teams einen teilen) 

Vorbereitung für den Challengemaster/Lehrperson

• Colorimeter-App oder Carolina RGB zur Farbbestimmung downloaden
• Farbproben herstellen: Die zwei Farben, die nachgemischt werden sollen, müssen zuerst hergestellt werden. Dazu werden jeweils zwei Grundfarben in unterschiedlichen Verhältnissen miteinander gemischt. Ein Beispiel haben wir euch im Video gezeigt.
• Diese Verhältnisse (bzw. Rezepte) sollen aufgeschrieben und aufbewahrt werden. Die entstehenden Farben werden jeweils auf ein Stück Zeichenpapier aufgetragen und an alle Teams ausgehändigt.

Ablauf der Challenge

1. Frage

Was ist die beste Methode um ein unbekanntes Farbrezept herauszufinden?

2. Einleitung und Hypothese (5 Minuten)

Die Schülerinnen und Schüler werden in Gruppen von 4 Personen aufgeteilt und bekommen das Material sowie die zwei Farbproben deren Rezept sie herausfinden müssen. Jede Gruppe soll sich zuerst nur mündlich über mögliche Ansätze und Methoden zur Lösung der Aufgabe austauschen, nämlich wie sie verschiedene Farbmischungen systematisch und präzise herstellen können. Sie werden darauf hingewiesen, dass sich die Farbe nach dem Trocknen leicht verändern kann.

3. Experiment:

Bestimmung des Rezepts (30 Minuten):

Die Gruppen werden weiter in 2er-Paare unterteilt. Jedes 2er-Paar nimmt sich eine der beiden Farben und muss nun durch verschiedene Mischungen und Tests herausfinden, wie viel von jeder Grundfarbe notwendig ist, um die originalen Farbproben zu reproduzieren. Ein wichtiger Aspekt des Experiments ist, dass die Schülerinnen und Schüler systematisch arbeiten.

Rezeptaustausch und Nachmischen (5 Minuten)

Nach Ablauf der 30 Minuten tauschen die beiden zweier-Teams einer Gruppe die Rezepte ihrer jeweiligen Farben. Nun geht es darum dieses Rezept präzise nachzumischen und eine Probe für den Challenge Master (Lehrer oder Lehrerin) vorzubereiten.

4. Überprüfung /Auswertung

Nachdem die Farben getrocknet sind, wird die Genauigkeit der Farbmischung mit einer Colorimeter-App überprüft.

Die Farbabstimmungs-App

Die Colorimeter-App und Carolina RGB, sind zwei Apps, die wir getestet haben. Die Messergebnisse können je nach Lichtbedingungen stark variieren. Um vergleichbare Resultate zu erzielen, sollte das Smartphone so fixiert werden, dass die Distanz zur Probe und die Lichtverhältnisse bei jeder Messung identisch sind.

Die App gibt 3 Werte pro Farbe an: der RGB-Wert (Rot, Grün, Blau). Die neu gemischten Farben und das Original werden nacheinander gescannt und verglichen. Das Team, dessen zwei Mischungen die geringste Differenz zu den originalen Farbproben aufweist, hat gewonnen.

Die Rechnung kann z.B. mit Hilfe einer Tabelle gemacht werden:

Beispiel:

5. Diskussion der Ergebnisse:

• Welche Methoden waren am effektivsten?
• Was könnte beim nächsten Versuch verbessert werden?

Ideale Methode:

Beispiel: Um die Farbe Grün zu reproduzieren, könnten sie z.B. immer gleich viele Einheiten der Grundfarbe Blau verwenden und die Menge von Gelb variieren.

• Hier ist darauf zu achten, dass die Mengen möglichst genau und systematisch aufgeschrieben werden. Die Schüler müssen sicherstellen, dass die Farben gut durchmischt werden, dass sie keine Kontamination der Farben verursachen und dass die Farben gleichmäßig aufgetragen werden.
• Wenn die Farbmischungen getrocknet sind, kann man diese mit der Originalfarbe vergleichen und sich für das beste Rezept entscheiden. (Nicht vorher, da die Farben sich während dem Trocknen noch etwas verändern). 

Physik: Subtraktive Farbmischung mit den Grundfarben Gelb, Rot und Blau

In de Episode (ab Minute 16:36) wird erklärt, was der Unterschied zwischen der subtraktiven und additiven Farbmischung ist und wie sie funktionnieren. 

Die subtraktive Farbmischung basiert auf der Theorie, dass Pigmente oder Farbstoffe Licht in unterschiedlichen Wellenlängen absorbieren und den Rest reflektieren. Hier arbeiten wir mit den Grundfarben Gelb, Rot und Blau.

• Gelb und Blau: Wenn Gelb und Blau gemischt werden, absorbiert das Blau die roten und grünen Lichtanteile, während das Gelb das Blau absorbiert. Das Resultat ist Grün, da die reflektierten Wellenlängen im grünen Bereich liegen.
• Rot und Blau: Eine Mischung aus Rot und Blau führt zu Violett, da das Blau die grünen Anteile des Lichts und das Rot die blauen Anteile absorbiert.
• Rot und Gelb: Das Mischen von Rot und Gelb ergibt Orange, da beide Farben die grünen und blauen Lichtanteile absorbieren und dabei die roten und gelben Lichtanteile reflektiert werden.

Wenn alle drei Grundfarben (Gelb, Rot und Blau) zusammengebracht werden, absorbieren die Pigmente so viele Lichtwellen, dass das Ergebnis oft ein dunkles, braunes oder graues Farbergebnis ist.

In handelsüblichen Druckern wird eine ähnliche subtraktive Mischung verwendet, allerdings mit den Primärfarben Cyan, Magenta und Gelb (CMY). Diese Farben basieren auf den gleichen Prinzipien, jedoch sind sie so gewählt, dass sie bei der Mischung zu einer größeren Farbtreue und einer besseren Druckqualität führen. Magenta ersetzt dabei das klassische Rot und Cyan das Blau aus der Drucktechnik.
 

Autor: Joseph Rodesch (FNR)
Editorin: Lucie Zeches (FNR)