Lochblende und Lochkamera


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Optische Abbildungen mit einer Lochblende

Eine Lochblende in der Optik ist eine kleine lochförmige Öffnung mit dem sich einfache Abbildungen erzeugen lassen. Die Lochblende ist die Basis der Lochkamera, damit lässt sich auch ohne Linsen ein lichtschwaches Bild erzeugen.

Je kleiner die Öffnung der Lochblende ist, desto schärfer ist das erzeugte Bild, dafür ist die Lichtmenge die hindurch kommt geringer. Mit Hilfe der nächsten Abbildung soll die Entstehung des Bildes durch eine Lochblende erklärt werden.


Zur Konstruktion des Bildes zeichnen wir drei Lichtstrahlen, die von der Kerzenflamme ausgehen und gucken in welchen Punkten die Lichtstrahlen auf den Schirm treffen. Als drei Lichtstrahlen nimmt man einen am oberen, einen am unteren Rand der Kerzenflamme und einen aus der Mitte der Kerzenflamme. Jeder der drei Lichtstrahlen geht durch die Lochblende und trifft auf den Schirm.

Macht man die Lochblende größer, dann gibt es für jeden Lichtstrahl der von der Flamme ausgeht mehrere Wege die durch die Lochblende zum Schirm führen. Das Licht eines Punktes auf der Flamme wird somit nicht eindeutig auf einen Punkt auf dem Schirm abgebildet. Das Bild auf dem Schirm erscheint damit unscharf. Eine kleinere Öffnung der Lochblende führt dazu dass das Bild auf dem Schirm schärfer erscheint, dafür gelangt aber weniger Licht durch die Lochblende und das Bild wird dunkler.

    Ein scharfes Bild entsteht dann, wenn jedem Gegenstandspunkt eindeutig ein Bildpunkt zugeordnet werden kann.


Berechnung der Bildgröße

Es ist klar dass die Bildgröße zunimmt, wenn der Gegenstand größer wird. Die Bildgröße ist aber auch von der Gegenstandsweite \(g\) und der Bildweite \(b\) abhängig.

Man bezeichnet das Verhältnis aus Bildgröße \(B\) und Gegenstandsgröße \(G\) als Abbildungsmaßstab \(A\).

\(A=\frac{B}{G}\)

Ist das Bild beispielsweiße doppelt so groß wie der Gegenstand, dann ist der Abbildungsmaßstab \(A=2\)

Mit Hilfe des Strahlensatzes findet man auch heraus, dass das Verhältnis zwischen Bildgröße und Gegenstandsgröße genau so groß ist wie das Verhältnis zwischen Bildweite \(b\) und Gegenstandsweite \(g\).

\(\frac{B}{G}=\frac{b}{g}\)

Damit lässt sich der Abbildungmaßstab an einer Lochblende folgendermaßen zusammenfassen:

Abbildungsmaßstab an einer Lochblende

    \(A=\frac{B}{G}=\frac{b}{g}\)


Lochkamera

Eine Lochkamera ist eine Anordnung aus einer Lochblende und einem Schirm die sich in einem Gehäuse befinden. Eine Lochkamera ist die einfachste Möglichkeit mit der man eine optische Abbildung eines Gegenstandes erhält.

Du kannst dir Zuhause deine eigne Lochkamera bauen, wenn du das machen möchtest dann kannst diese Anleitung verwenden.