Wie funktioniert ein Fotoapparat? Physik Klasse 9

Um zu verstehen, wie ein Fotoapparat funktioniert, zeige ich zuerst ein paar einfache Versuche. Daran erkläre ich, wie die Bildgröße beim Fotoapparat von der Gegenstandsweite und von der Bildweite abhängt.

Frage: Wie können wir auf einem Schirm das Bild einer Kerze entstehen lassen?

Versuch Lochkamera selber bauen

Wir bilden eine Kerze durch eine Lochblende auf einem Schirm ab.

Eine Lochblende erzeugt auf einem Schirm ein auf dem Kopf stehendes seitenverkehrtes Bild. Da das Bild wirklich vorhanden ist, nennt man es auch reelles Bild.

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Die Buchstaben haben hierbei folgede Bedeutung:

G = Gegenstandsgröße
B = Bildgröße
g = Gegenstandsweite
b = Bildweite

Versuch: Wie hängt die Bildgröße beim Fotoapparat von der Gegenstandsweite und von der Bildweite ab?

Wir variieren die Gegenstandsweite bei konstanter Bildweite:

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Wenn wir die Gegenstandsweite g bei konstanter Bildweite b vergrößern, dann verkleinert sich die Bildgröße B.

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Wenn wir die Gegenstandsweite g bei konstanter Bildweite b verringern, dann vergrößert sich die Bildgröße B.

Danach variieren wir die Bildweite bei konstanter Gegenstandsweite:

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Wird die Bildweite b bei konstanter Gegenstandsweite g vergrößert, dann vergrößert sich die Bildgröße B.

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Wird die Bildweite b bei konstanter Gegenstandsweite g verringert, dann verkleinert sich die Bildgröße B.

Frage: Was bewirkt die Vergrößerung des Loches?

Versuch lichtstark oder unscharf

Wir vergrößern das Loch:

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Wenn wir das Loch vergrößern, dann ist das Bild zwar lichtstärker, aber unscharf. Die Punkte des Gegenstandes werden nicht mehr als Punkte, sondern als Flecken, die sich teilweise überlagern, abgebildet.

Frage: Wie kann die Qualität des Bildes verbessert werden?

Versuch: Wir erzeugen das Bild durch eine Linse:

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Eine Sammellinse bewirkt ein lichtstarkes und scharfes Bild. Das Bild entsteht dann in der Bildebene. Außerhalb der Bildebene wird es allerdings unscharf.

Mit der Lochkamera kann man auf einfachste Weise optische Bilder erzeugen. Dabei wird durch ein Loch das reelle Bild durch das Licht des Gegenstandes selbst erzeugt. Es steht dann auf dem Kopf, ist seitenverkehrt, lichtschwach und meist unscharf.

Verwendet man statt des Loches eine Sammellinse, dann werden die Bilder schärfer. Denn jeder Gegenstandspunkt wird genau auf einen Punkt abgebildet. Sie sind auch heller, weil durch die Linse mehr Licht tritt als durch das kleine Loch.

Die von Lochkamera und Sammellinse erzeugten Bilder sind genauso reell wie die von einem Fotoapparat.


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