Der Fotoapparat Physik

Fotoapparat - Wörterbuch der Physik

Lektorat: Redaktion: Verfasser (A) und Gutachter (B): Das Kürzel des Autors steht in spitzen Klammern, die Nummer in runder Folge ist die Sachnummer; eine Auflistung der Sachgebiete finden Sie im Einleitungstext. Redaktionsassistentin: Physik Geschichtsberatung: Verfasser (A) und Gutachter (B): Das Autorkürzel steht in spitzen eckigen Klammern, die Nummer in runder Folge ist die Sachgebietsnummer; eine Auflistung der Sachgebiete finden Sie im Einleitungstext.

Redaktionsassistentin: Physik Geschichtsberatung: Verfasser (A) und Gutachter (B): Das Autorkürzel steht in spitzen eckigen Klammern, die Nummer in runder Folge ist die Sachgebietsnummer; eine Auflistung der Sachgebiete finden Sie im Einleitungstext.

Fotoapparat - Physik erläutert!

Ein Fotoapparat ist in der Regel ein Aufnahmegerät für optische Bilder. Ursprünglich ist die Nadellochkamera oder Camera obscura (italienische "dunkle Kammer", daher der Begriff Kamera). Dies ist eine opake Box mit einer kleinen Apertur auf der Frontseite. Ein Objekt vor der Spiegelreflexkamera produziert ein invertiertes, invertiertes, reales Innenbild.

Dabei hat die Lochform keinen Einfluß auf das Motiv, sondern die Größe: je kleiner die Aussparung, desto scharfer, aber auch schwächer das Motiv. Beim Verhältnis zwischen Bildformat B, Objektgröße B, Bildbreite b und Objektbreite ü wird zwischen Standbildkameras (Kameras) und laufenden oder bewegten Bildkameras (Film-, Fernseh- oder Videokameras) unterschieden.

In der Vergangenheit wurden für die Aufnahme lichtsensitive Folien eingesetzt, bei denen das Foto durch eine physikalische Umsetzung entstanden ist. Die optische Struktur einer Kamera hat (zumindest) ein Glas als Optik, das die auf den CCD-Chip treffende Lichtstrahlung fokussiert, und eine Apertur, die wie bei einer Lochkamera die Bildschärfe und Lichtintensität des Optiksystems mitbestimmt.

Nebenbei bemerkt: Das menschliche Auge kann auch als eine Form der biologischen Fotokamera gesehen werden. Bei den Pupillen handelt es sich um eine variable Apertur, und auch die Brenndauer der Linse kann in einem bestimmten Umfang mit Hilfe von Muskeln verändert werden.

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Sie können aber auch den Abbildungsmaßstab zwischen Gegenstand und Abbildung ändern verwenden. wieviele Strahlengänge auf die Optik auftreffen, hängt dann wieder aus der Entfernung und von der Linsengröße. Viele Strahlungen von nahegelegenen Gegenständen schlagen unter unterschiedlichen Blickwinkeln ein. Aus der Ferne kommen nur wenige Lichtbündel und diese sind dann annähernd parallelisiert.

Die Lichtstrahlung von Gegenständen im Nahfeld trifft nicht gleichzeitig auf die Optik und schneidet sich daher nicht hinter der Optik im Fokuspunkt, sondern an einem weiter vom Objektiv entfernt liegenden Ort. Dabei werden nur zwei Lichtbündel berücksichtigt: der obere und der untere, also die beiden, die gerade auf die Lichtscheibe auftreffen.

Die beiden sind gleich groß, haben aber einen abweichenden Objektivabstand. Die Darstellung der Messpunkte erfolgt durch das Zeichnen von je zwei Lichtbündeln der beiden Pfeiler. Die durch einen Fokuspunkt gehenden Strahlengänge kreuzen die andere Fokusebene vertikal. Beide Oberlichter kreuzen die Fokusebene auf der Objektseite vertikal und werden von der Optik so abgebrochen, dass sie den Fokuspunkt auf der Bildseite passieren.

Beide Unterstrahlen durchlaufen den Brennpunkt links und lassen so die Optik vertikal und horizontal stehen. Im Schnittpunkt der beiden Strahlenpaare sind die Spitzen spitz zulaufend dargestellt. Der weiter weg liegende Wegpfeil näher ist auf dem Objektiv aufgedruckt. Soll einer der beiden Pfeiltasten stark dargestellt werden, muss die Ebene auf den entsprechenden Objektivabstand umgestellt werden.

Die beiden Pfeiltasten werden um 180Â um die Lichtachse herum geschwenkt, so dass sie nach oben deuten. Die so gebaute Videokamera kann nur auf Gegenstände in einer gewissen Distanz fokussieren. Damit man nun Gegenstände in unterschiedlichen Abständen schärfer anzeigen kann, muss man entweder die Objektivbrennweite oder den Objektivabstand zur Bildebene ändern.

Bei den Augen wird die Brenndauer verändert durch Dickenänderung des Objektives und damit fokussiert. Das macht verändert zum Abbildungsmaßstab (siehe Brennweite). Die Bewegung der Linse(n) im Kameraobjektiv verursacht den Unterschied zwischen der Objektivebene und der Abbildungsebene ändert. Das erfolgt nach der aus dem Unterricht der Physik gewohnten Abbildungsgleichung: Soll ein weiter entferntes Bildobjekt aufgenommen werden, muss die Ebene näher in die Mittelebene überführt werden.

Wenn Sie ein dichtes Bild aufnehmen wollen, muss die Ebene weit von der Ebene sein. Die Schärfentiefe eines Objektes hängt von der verwendeten Objektivbrennweite und -konstruktion ab: Der Gegenstand muss größer als die Brenndauer von der Grundebene sein. Damit sich die Balken von einem Bildpunkt auf der Ebene kreuzen können, muss der Abstand zwischen der Haupt- und der Ebene groß sein (genügend).

Wie viel Speicherplatz dafür benötigt wird, wenn sich das Motiv in der Nähe des Brennpunktes des Objekts bewegt, wird deutlich, wenn die Bildgleichung auf b geändert wird: Geht z. B. nämlich gegen F, d. h. der Objektabstand wird so klein wie die Brennweite, dann geht b gegen die Unendlichkeit. Das bedeutet der Platzbedarf zwischen Linse und Abbildungsebene nimmt um ein Vielfaches zu, wenn der Abstand des Objekts in Brennweitenrichtung liegt.

In der Brennpunktebene werden Gegenstände, die weit entfernt sind, exakt dargestellt, da ihre Lichtstrahlung (annähernd) gleichzeitig auf das Objektiv trifft. Zur Aufnahme solcher Gegenstände muss das Objektiv so justiert werden, dass der Entfernung zwischen der Haupt- und der Abbildungsebene exakt der Objektivbrennweite entspre-chen. Über die Veränderung der Objektivbrennweite, ändert die Peilung der Fokuspunkte und bei konstantem Objektivabstand auch die Abbildungsebene.

"Wenn Sie die Objektivbrennweite ändern oder ein anderes Brennweitenobjektiv verwenden, dann verwenden Sie den Abbildungsmaßstab, der im nächste -Foto dargestellt ist. Hier ist der Blaupfeil aus der vorigen Grafik dargestellt, erst jetzt ist die Objektivbrennweite größer, dadurch ist der Zeiger größer, aber auch weiter vom Glas weg.

Ein Veränderung der Brenndauer ändert misst das Abbild und schiebt es in Relation zum Objektiv. Eine größere Objektivbrennweite repräsentiert ein größeres Objektiv bei gleicher Entfernung. Inwiefern sich diese unterschiedlichen Abstände und die unterschiedlichen Bildbrennweiten beeinflussen, verdeutlicht diese Seite: fotografieren - illustrieren - brennen.