Licht und Farbe sind für uns selbstverständliche, alltägliche Erfahrungen. Normalerweise ist es uns nicht bewusst, dass es sich dabei um ein sehr komplexes physikalisches Phänomen handelt. Licht ist eine elektromagnetische Strahlung und somit ein Teil des elektromagnetischen Spektrums. Die charakteristische Wellenlänge des Lichts liegt zwischen 380 nm (= blau) und 780 nm (= rot) ( 1 nm = 10 ^ -9 m = 1 Milliardstel Meter ). Die folgende Abbildung ordnet den Spektralbereich des Lichts in dieses Spektrum ein.

In Richtung kleinerer Wellenlängen setzt sich das elektromagnetische Spektrum mit ultraviolettem Licht fort, das von vielen Tieren noch wahrnehmbar ist. Danach folgen Röntgenstrahlen und schließlich Gammastrahlen. Die nächst größere Wellenlänge als sichtbares Licht hat Infrarotlicht, das von uns als Wärmestrahlung wahrgenommen wird. Darüber hinaus setzt sich das elektromagnetische Spektrum mit Mikrowellen und Radiowellen fort, die bis zu mehreren hundert Metern lang sind. Dazu gehören die Ultrakurzwellen (UKW), Kurzwellen (KW), Mittelwellen (MW) und Langwellen (LW).

Licht ist eigentlich eine quantenmechanische Erscheinung. Deshalb hat Licht einen dualen Charakter. Quantenobjekte sind nie nur Teilchen oder nur Wellen, sie tragen immer Eigenschaften von beiden. Das heißt, situationsabhängig zeigt Licht Welleneffekte (z.B. Brechung, Beugung, Dispersion und Streuung), wie sie auch bei anderen Wellen (z.B. Wasserwellen) auftreten, oder Teilchen- (Quanten-) Effekte (wie etwa Absorption und die Emission in Form von Lichtquanten oder Photonen). Mit abnehmender Wellenlänge werden die Lichtteilchen energiereicher. Bei höheren Energien, wie z.B. im Röntgen oder Gammabereich, aber auch schon beim ultravioletten Licht, überwiegt der Teilchencharakter. Diese Energiezunahme ist für die Gefährlichkeit kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung verantwortlich. [s] [s]

Im Rahmen unserer Betrachtungen sind die Teilchen- oder Quanteneffekte irrelevant. Die Vorgänge der Absorption und Emission können rein phänomenologisch betrachtet werden. Die Lichtausbreitung kann daher mit folgenden Gesetzmäßigkeiten beschrieben werden [s] :

• In optisch homogenen Medien breitet sich Licht geradlinig aus, man kann von Lichtstrahlensprechen. Lichtstrahlen kreuzen einander ohne gegenseitige Beeinflussung.
• Der Weg eines Lichtstrahls kann auch umgekehrt durchlaufen werden, d. h. er ist invertierbar.
• Lichtstahlen besitzen keine Farbe, sondern eine spektrale Energieverteilung.
• Oberflächensind durch Reflexionskoeffizienten (abhängig von der Wellenlänge), Emissionskoeffizienten (bei selbstleuchtenden Materialien) und Rauhigkeit gekennzeichnet.
• Bei der Reflexion von Lichtstahlen von einer Oberfläche ist der Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel.
• Materie kann als kontinuierliches Medium gesehen werden, das durch den Absorptionskoeffizienten (Transparenz) und den Brechungsindex gekennzeichnet wird.
• Die optische Dichte eines Mediums wird durch einen Brechungsindexn >1 angegeben. Er gibt an, um welchen Faktor sich die Lichtgeschwindigkeit im Vergleich zum Vakuum verringert.
• Beim Eintritt in optisch dichtere Medien erfolgt eine Brechung des Lichtstrahls in Richtung des Lots. Der Brechungswinkel gamma ist kleiner als der Einfallswinkel alpha gemäß dem Snellius’schen Brechungsgesetz:

Ein "schwarzer Körper" ist ein Gegenstand, der die gesamte auftreffende Strahlung aufnimmt und in Wärmeenergie umwandelt. Es ist allgemein bekannt, dass sich dunkle Objekte im Sommer stärker erhitzen als helle, weil sie Strahlung rasch in Temperatur umwandeln. Schwarze Körper sind gleichzeitig Strahler, denn sie können Temperatur in Strahlung umwandeln. Auch dieses Phänomen ist wohlbekannt: Wenn man eine Herdplatte einschaltet, gibt sie zunächst Wärme ab. Mit steigender Temperatur erscheint sichtbares Licht.

Aus einer vorgegebenen Empfindlichkeitskurve (z.B. des menschlichen Auges oder aus dem CIE Diagramm) kann nun den meisten selbstleuchtenden Objekten eine Leuchtfarbe zugeordnet werden, die ein schwarzer Körper bei einer bestimmten Temperatur haben würde. Diese Temperatur trägt den Namen Farbtemperatur, sie spielt eine wesentliche Rolle bei der Beleuchtung von Objekten. Beispiele für die Farbtemperatur von Lichtquellen sind in der untenstehenden Tabelle aufgelistet. Das gelbliche Sonnenlicht im Sommer beispielsweise hat eine Farbtemperatur von 5500 K, entsprechend der Oberflächentemperatur der Sonne. Durch die CIE wurden 1931 die beiden Standard-Leuchtkörper (Illuminante) A und C definiert, die in etwa dem Licht einer Glühbirne und der Farbe des bedeckten Himmels entsprechen. 1964 wurde diese Definition noch um eine Tageslichtquelle D65 ergänzt. [s] [s]

Lichtquelle	Farbtemperatur
Glühbirne 60 W	2200 K
Weiße Leuchtstoffröhre	4400 K
CIE Illuminante A	2865 K
CIE Illuminante C	6770 K
CIE Illuminante D65	6504 K
Sonnenlicht im Sommer	5500 K
Blaue Leuchtschicht einer Kathodenstrahlröhre	9300 K