Warum erscheinen die größeren Arterien eher weiß als rot, aber die Venen sind blau?

Größere Arterien erscheinen vor allem aufgrund der weiß statt rot optisches Phänomen, bekannt als Rayleigh-Streuung . Dieser Streueffekt führt dazu, dass blaue und violette Lichtwellen stärker gestreut werden als andere Farben des sichtbaren Spektrums, wenn Licht mit Partikeln oder Molekülen in der Atmosphäre oder anderen Medien interagiert.

Hier ist eine Erklärung, warum dies geschieht:

1. Lichtstreuung: Wenn Licht, einschließlich Sonnenlicht, ein beliebiges Medium durchdringt, kann es mit in diesem Medium vorhandenen Partikeln oder Molekülen interagieren. Diese Wechselwirkung kann dazu führen, dass das Licht in verschiedene Richtungen gestreut oder umgelenkt wird. Das Ausmaß der Streuung hängt von der Wellenlänge des Lichts und der Größe der Partikel oder Moleküle ab.

2. Rayleigh-Streuung: Rayleigh-Streuung ist eine spezielle Art der Lichtstreuung, die auftritt, wenn Licht mit Partikeln oder Molekülen interagiert, die viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind. Diese Art der Streuung ist bei kürzeren Wellenlängen wie blauem und violettem Licht am effektivsten und bei längeren Wellenlängen wie rotem und orangefarbenem Licht weniger effektiv.

3. Arterienwände: Die Wände größerer Arterien sind relativ dick und enthalten viele Bindegewebsfasern, darunter Elastin und Kollagen. Diese Fasern sind in einem regelmäßigen Muster angeordnet und dienen als Streuzentren für Licht. Wenn weißes Licht, das alle Farben des sichtbaren Spektrums enthält, die Arterienwand durchdringt, werden die blauen und violetten Lichtanteile aufgrund der Rayleigh-Streuung stärker gestreut.

4. Rotabsorption: Zusätzlich zur Streuung wird ein Teil des Lichts von den Geweben und dem Hämoglobin in den Arterienwänden absorbiert. Hämoglobin, das Sauerstoff transportierende Protein in roten Blutkörperchen, absorbiert Licht im blaugrünen Bereich des Spektrums. Allerdings ist die Absorption nicht signifikant genug, um dem Streueffekt vollständig entgegenzuwirken.

Durch die kombinierten Effekte von Rayleigh-Streuung und -Absorption wird ein größerer Anteil des blauen und violetten Lichts zurück zum Betrachter gestreut, wodurch die größeren Arterien ein weißliches Aussehen erhalten. Andererseits erscheinen Venen blau, weil das sauerstoffarme Hämoglobin in ihnen mehr rotes und gelbes Licht absorbiert, wodurch mehr blaues Licht reflektiert wird und unsere Augen erreicht.