Warum hat blaues Licht eine kürzere Wellenlänge als gelbes Licht?

Weil es blau ist. Die Farbe (bzw. das was wir als solche wahrnehmen) resultiert aus der kürzeren Wellenlänge.

Es ist energiereicher.

Hallo Maximilian,

es ist genau umgekehrt: Wir Menschen nehmen (relativ) kurzwelliges Licht als blau und etwas länger welliges als gelb wahr.

Farbe ist überhaupt keine Eigenschaft, die Licht oder die Gegenstände an sich besitzen können. Sie sind ein reines Wahrnehmungsphänomen, und die Funktionsweise beruht auch noch darauf, das es keine kontinuierlichen Wellen gibt, sondern die Wellen aus Energie Portionen bestehen, deren Energie proportional zu ihrer Frequenz ist: ε = hf = ħω, den Photone.

Dabei ist h ≈ 6,6×10⁻³⁴ Js ≈ 4,14×10⁻¹⁵ eVs das PLANCKsche Wirkungsquantum und ħ = h/2π.

Wir haben nämlich 3 (manche Menschen sogar 4) Typen von Zapfen, die jeweils ein relativ breites Absorptionsspektrum haben: Einen für ziemlich kurze, einen für mittlere und einen für relativ lange Wellen.

Absorption funktioniert in etwa so:

Ein Atom oder Molekül hat Elektronen in einem bestimmten Zustand, von dem es in einem höheren übergeht, wenn es von einem Photon der passenden Energie getroffen wird. Das Photon ist dann futschicato.

Es kann allerdings wieder emittiert werden, wenn das Elektron in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Es wird kein Photon emittiert, wenn das Atom oder Molekül die Energie anderweitig los wird.

Abb. 1: Zwei Zustände eines Elektrons in einem Atom. Die Farben stehen hier für Phasen

Viele Stoffe bilden Strukturen, die ganz unterschiedliche Energien von Photonen absorbieren können. Dazu gehört der Sehpurpur in unseren Stäbchenzellen und seine Abwandlungen in den Zapfen.

Die Absorptionsbereiche sind sehr breit und überlappen sich. Wie Photonen wahrgenommen werden, hängt davon ab, von welchem Zapfentyp sie absorbiert werden. Licht mit einer verhältnismäßig hohen Photonenenergie kann nur von den "Blau- Zapfen" absorbiert werden und erscheint deshalb blau.*) Solche mit etwas geringerer Energie werden mit vergleichbaren Wahrscheinlichkeiten von den "Blau-Zapfen" und den "Grün-Zapfen" absorbiert, und zwar umso häufiger von Letzteren, je geringer ihre Energie ist.

Bestimmte Photonenenergien werden zu etwa gleichen Teilen von den "Grün-Zapfen" und den "Rot- Zapfen" absorbiert, was einen gelben Farbeindruck erzeugt.

Dabei muss man dazu sagen, dass der Farbeindruck an einer bestimmten Stelle nicht allein von dem einen Zapfen bestimmt wird, sondern auch von den Nachbarn. Deshalb kommt uns eine rote Kirsche den ganzen Tag über gleich rot vor, obwohl die Beleuchtung variiert.

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*) Der "Rot- Zapfen" hat im sehr Kurzwelligen ein Neben-Absorpitionsmaximum, sodass einige besonders hochenergetische Photonen (knapp unter der Ionisationsgrenze) eine gewisse Wahrscheinlichkeit haben, von ihm absorbiert zu werden. Deshalb nehmen wir Violett als Zwischending aus Blau und Rot wahr.

weil die Menschen das festgelegt haben. Sie empfinden genau das Licht als blau, das die Wellenlänge so zwischen 450 und 500nm hat. Licht mit der Wellenlänge um 580nm wird als gelb empfunden.

Ein "Warum" gibt es nicht. Du kannst für dich Licht mit 580nm Wellenlänge "blau" nennen. Das musst du anderen aber erst mal einstreiten.

Die Frage nach dem "Warum" geht so nicht!

Es sind messbare elektromagnetische Wellen, welche ein sichtbares Farbspektrum ergeben. Dabei ändert sich mit der Wellenlänge auch die Farbe. Diese wiederum hat etwas mit der Absorption der angestrahlten Fläche zu tun, aber auch mit den Eigenschaften des menschlichen Auges, alle Farben nur in den Farbanteilen von Rot, Grün und Blau wahrzunehmen.

Eine komplexe Sache, die nicht in wenigen Worten zu erklären ist.