Grundlagen der Optik
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- Geschrieben von Thomas
- Kategorie: Kapitel Eins
- Veröffentlicht: 09. Dezember 2011
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Um ein Foto machen zu können, brauchen wir ein Motiv und Licht!
Außerdem brauchst Du etwas auf das Du Dein Foto machst.
Ich spare mir im folgenden den Begriff "Aufnahmemedium" oder die Formulierung "Film / Sensor", sondern schreibe "Film", sofern es keinen Unterschied macht. Sollte es Unterschiede zwischen Film und Sensor geben, so werde natürlich darauf eingehen.
Der Film muss lichtempfindlich sein, um ein Bild aufnehmen zu können. Damit er nicht ständig alles aufnimmt, sondern nur Dein Motiv, musst Du ihn in einen lichtdichten Kasten verpacken, den Du nur dann aufmachst, wenn Du eine Aufnahme machen willst.
Aber auch dann wird Dein Bild nicht Dein Motiv zeigen!
Warum ist das so? - Die Reflexion ist schuld.
Reflexion
Das Licht der Sonne fällt, unter anderem, auf Dein Motiv und wird reflektiert. Ein Teil des Lichts fällt durch den geöffneten Deckel in Deine Kamerakiste und wird diese erhellen, aber kein Bild Deines Motivs erzeugen.
Das liegt daran, dass das Licht ungerichtet und zerstreut einfällt.
So, wie im Bild.
Das Licht muss gerichtet werden. Die einfachste Möglichkeit das Licht zu richten ist eine Lochblende. Nehme den Deckel Deiner Kamerakiste und bohre ein winzig kleines Loch hinein - und schon hast Du eine Kamera, genauer eine Lochkamera.
Von jedem einzelnen Punkt in Deinem Motiv (natürlich auch dem Hintergrund) fällt Licht durch die Blende auf den Film. Weil die Blende so winzig ist, kann das Licht von Deinem Motivpunkt nur unter "einem" Einfallswinkel hindurch und fällt daher auf "einen" Punkt des Films.
Licht von einem nebenan liegenden Motivpunkt fällt auf den angrenzenden Bildpunkt. Die entstehenden Bildpunkte sind sehr klein, das Abbild ist, wie man sagt, scharf.
Dieses Abbildungs-Prinzip ist uralt und wurde schon bei der "Camera Obscura" verwendet.
Zum Thema Bildschärfe machen wir uns später beim Objektiv noch einmal ein paar Gedanken, ebenso um weitere Phänomene die an einer Blende entstehen können.
Weitere Infos zum Thema Lochkamera oder auch Pinhole-Camera kommen später bei den Kameratypen.
So weit, so gut- oder auch nicht!
Damit ein scharfes Bild entsteht, muss das Loch einer Lochkamera sehr, sehr klein sein.
Ist es das nicht, treffen die Lichtstrahlen von einem Motivpunkt ungerichtet auf den Film und bilden Unschärfe- oder Zerstreuungskreise. Wie der Name schon vermuten lässt, entsteht ein unscharfer Kreis!
Sehen wir uns die Grafik an!
Du siehst beispielhaft eine vergrößerte Lochblende.
Wegen des größeren Durchmessers, kann sich der Einfallswinkel des Lichts, welches von Deinem Motivpunkt reflektiert wird, leicht verändern. Daher trifft Licht von Deinem Motivpunkt nicht nur im "genauen" Bildpunkt auf, sondern auch leicht daneben - der Bildpunkt wird größer und unscharf.
Deine Kamera braucht deshalb eine möglichst kleine Blende.
Dieses bedeutet jedoch auch, dass sehr wenig Licht einfällt! Ein geringer Lichteinfall bedeutet, dass Du lange warten mußt, bis genügend Licht auf den Film gefallen ist um ein deutliches Bild zu erzeugen, die Belichtungszeit ist lang.
(auch dazu später mehr).
Eine lange Belichtungszeit bedeutet dass Dein Motiv absolut unbewegt stehen muss, um nicht unscharf abgebildet zu werden. Man nennt das Bewegungsunschärfe. Ich habe versucht, dieses in der folgenden Grafik darzustellen.
Die Pfeile stellen die Bewegung des Motiv dar, die Lichtstrahlen, wie in den vorigen Grafiken, habe ich weggelassen.
Die Blende wird so lange geöffnet, dass die einfallende Lichtmenge ausreicht, um Dein Bild ausreichend zu belichten. In unserem Beispiel nehme ich 5 Zeiteinheiten an. Wie diese aussehen ist egal, wir betrachten hier nur das Prinzip!
Während dieser fünf Zeiteinheiten entstehen fünf Abbildungen des Drachens, jede erhält ein Fünftel des einfallenden Lichtes.
Bleibt Dein Motiv während dieser Zeit an der gleichen Stelle, entstehen auf dem Film fünf schwache Abbildungen (20%) genau übereinander, die sich addieren und so ein ausreichend belichtetes Bild ergeben.
Bewegt sich jedoch Dein Motiv, entstehen an 5 verschiedenen! Positionen 5 Abbildungen auf dem Film. Licht fällt auf jeden Fall überall auf den Film, wenn nicht vom Drachen, dann vom Himmel.
Unser Motiv, der großflächig gelbe Drache, der einen großen Teil der Bildfläche einnimmt, erhöht die Chance, das viele Stellen an denen er auftaucht später 100% gelb sind.
Es wird auch Stellen geben, die weniger gelb sind, 80% gelb und 20% himmelblau. Aber auch Punkte, die 20% Himmel, 20% schwarzes Auge, 20% rote Nase und 40% gelbes Gesicht abbekommen haben. Oder 80% Himmel und 20% Drachen........
Du siehst, das Ganze wird chaotisch und zwar genauso chaotisch bzw. unscharf wie Dein Foto.
Im Umkehrschluss ist natürlich auch klar, dass die Kamera absolut unbeweglich stehen muss, damit Du das Bild nicht unscharf machst, selbst wenn das Motiv absolut still steht! Dieses nennt man verwackeln. Das Licht würde auf die "richtige" Stelle des Films fallen, aber dieser hat sich wegbewegt.
Wir müssen versuchen mit unserer Kamera zwei Forderungen zu erfüllen.
Es soll viel Licht auf den Film fallen, jedoch darf dieses nicht ungerichtet passieren, sondern gesammelt. Die Blendenöffnung zu vergrößern reicht jedoch, wie wir zu Beginn dieses Abschnitts festgestellt haben, nicht aus!
Die Aufgabe Licht zu sammeln kann eine Linse erfüllen, die schon eine Art von Objektiv darstellt.
Dieses möchte ich, zusammen mit den daran auftauchenden Begriffen, jedoch erst später erklären.
Außerdem reicht es hier erst einmal mit Physik und Optik, oder?
Im nächsten Abschnitt möchte ich mit dem Verschluss weitermachen, der die Belichtungszeit regelt.
Weiter im Kurs zum Verschluss.