Etwas Theorie über Licht und Strahlung - Fotolern, Teil 3.1

in fotolern •  last month

@altobee will etwas über Blenden und so wissen. Na, da tu ich ihm doch gern den Gefallen.

Geht das nur mir so, daß ich instantan an Lochkameras denken muß?
Ihr wißt schon, diese Kästchen mit der runden oder eckigen Öffnung, die man in der Schule mal gebaut hat und die dann ein Bild auf dem Kopf gezeigt haben. So ähnlich wie übrigens auch unsere Netzhaut die Umgebung "auf den Kopf stellt".

Lochkamera des DLR School Lab Projektes

Lochkamera des DLR School Lab Projektes

Nun ist ja seit den beiden Weltkriegen nicht mehr Deutsch, sondern Englisch die Sprache der Wissenschaft und Technik. Es ist leichter, technische Details in Englisch nachzuschlagen als in Deutsch.
Also her mit dem Wörterbuch und nachgeschaut, was denn eigentlich Blende auf Englisch heißt - richtig, aperture!

Ähm, Moment mal!
Das Wort Apertur gibt's doch im Deutschen auch!

Richtig, und das aus dem Lateinischen stammende Wort bedeutet einfach Öffnung.
Kann man sich besser merken als Blende, oder? Ich jedenfalls schon ...

Aber was ist so eine Apertur?
Wikipedia schreibt:

Apertur oder Öffnungsweite bezeichnet in der Optik die freie Öffnung oder deren Durchmesser, durch welche die Lichtstrahlen ausgesendet oder empfangen werden.

Klingt wieder sehr nach der Lochblende, oder?
Also gucken wir uns das mal genauer an:

Bildentstehung bei der Lochkamera

Bildentstehung bei der Lochkamera (Quelle: Physikunterricht Online)

Wir haben also vier Variablen, die bestimmen, wie scharf das Bild auf dem Schirm ist: die Größe G des abgebildeten Gegenstandes, die Abstände g und b und die Größe B des Abbildes. Aus dem Strahlensatz ergibt sich:

B : G = b : g

und das Verhältnis B : G bezeichnet man als Abbildungsmaßstab A.

Auf dem Konzept der Lochkamera kann man übrigens auch Antennen aufbauen, sog. Aperturstrahler. Aufgrund des Rayleigh-Kriteriums gilt: je größer das Verhältnis der Breite der Öffnung zur Wellenlänge der Strahlung. desto stärker die Bündelung der Strahlung. Mit anderen Worten: die Breite der Öffnung bestimmt bei im Vergleich ihr viel kleinerer Wellenlänge der Strahlung die Schärfe des Bildes. Es ist nämlich egal, in welche Richtung man die Strahlen verfolgt. Und im Falle von sichtbarem Licht (etwa 380-750 Nanometer, also Milliardstel eines Meters) und handelsüblichen Kameras ist die Blendenöffnung im Bereich von 0,1-10 Millimetern zu finden (vermute ich). Über die Gleichung

a ≈ 1,22 l/d

mit der Wellenlänge l des Lichtes und dem Blendendurchmesser d läßt sich der Abstand a zweier noch unterscheidbarer Lichtpunkte festlegen - oder mit anderen Worten: die Ausdehnung eines scharf wahrgenommenen Gegenstandes.

Für eine Kamera gibt man als Parameter die sog. Blendenzahl in der Form f/x an. Die Zahl x gibt dabei die Distanz zwischen Blendenöffnung und Bildebene in Einheiten des Durchmessers der Blendenöffnung an. Je weiter die Blende geschlossen ist, desto größer die Zahl x und desto schärfer das Bild, aber auch desto kleiner der scharfe Bereich.

Ich hoffe, Ihr konntet mit meinen Ausführungen etwas anfangen. Viel Spaß beim Experimentieren.

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Danke für diesen schnellen Beitrag 😊Hab mal wieder was dazu gelernt. Die Art wie du an die Thematik heran gegangen bist finde ich super! Ganz anders als ich erwartet hätte, da zeigt sich zum Glück wieder die Vielfalt die den Mehrwert hier bei Fotolern prägt. Lg 🌷

Eine Lochkamera eignet sich einfach so perfekt um mal Verständnis zu schaffen. Find ich toll dass du das ganze physikalisch bzw. aus dem Bereich der Optik betrachtest hast. Ich freu mich über jeden der hier ein paar Formeln reinpackt.