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Wie funktioniert eine Lochkamera 05:01 min

1 Kommentar
  1. Hat mir sehr geholfen!!! :)

    Von Cirotrindadebox, vor 6 Monaten

Wie funktioniert eine Lochkamera Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Wie funktioniert eine Lochkamera kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die Möglichkeiten, um das Bild zu vergrößern.

    Tipps

    Das Verhältnis aus der Bildgröße zur Gegenstandsgröße ist genauso groß wie das Verhältnis aus der Bildweite zur Gegenstandsweite.

    Lösung

    Bei einer Lochkamera ist das Verhältnis aus der Bildgröße und der Gegenstandsgröße genauso groß wie das Verhältnis aus Bildweite und Gegenstandsweite. Es gilt also $\frac{B}{G}=\frac{b}{g}$.

    Um die Bildgröße B zu vergrößern müsste Jan nun entweder die Bildweite b vergrößern, oder die Gegenstandsweite g verringern. Jan sollte also entweder näher an den Löwen heran treten oder einen längeren Kasten für seine Lochkamera wählen.

  • Beschreibe das Bild der Lochkamera.

    Tipps

    Die Schärfe eines Lochkamerabildes wird durch die Größe des Lochs geregelt.

    Eine moderne fokussierende Kamera nutzt eine Optik, um bestimmte Bereiche des Bildes scharf zu stellen.

    Lösung

    Bei einer Lochkamera dringen alle Lichtstrahlen durch das gleiche kleine Kameraloch und weiten sich dahinter auf die gleiche Weise auf. Deshalb gibt es keine Unterschiede zwischen fokussierten, scharfen und unfokussierten, unscharfen Bildbereichen. Das ganze Bild der Camera Obscura ist gleichmäßig unscharf.

    Zudem ist das Bild einer Lochkamera immer dunkler als mit einer fokussierenden Kamera, denn durch das kleine Loch dringt nur sehr wenig Licht. Deshalb ist eine sehr lange Belichtungszeit nötig, bevor das Bild einer Lochkamera auf einem Fotopapier oder einem modernen Fotosensor sichtbar wird.

  • Beschreibe die Lochkamera.

    Tipps

    Das Verhältnis aus Bildgröße und Gegenstandsgröße entspricht dem Verhältnis von Bildweite und Gegenstandsweite.

    Lösung

    Eine Lochkamera besteht aus einer lichtdichten, dunklen Kammer, in die das Licht nur durch eine kleine Öffnung dringen kann. Das Licht dringt dann in Form von dünnen Lichtstrahlen in die Kammer, die an der gegenüberliegenden Wand auftreffen und ein Bild erzeugen.

    Die Bildgröße B lässt sich aus dem Abbildungsmaßstab A bestimmen. Dieser entspricht dem Verhältnis aus der Bildgröße und der Gegenstandsgröße G, sowie dem Verhältnis aus Bildweite b und Gegenstandsweite g. Es gilt also $V=\frac{b}{g}=\frac{B}{G}$.

    Wie scharf das Bild ist, richtet sich nach dem Lochdurchmesser der Lochkamera. Im Allgemeinen ist das Bild umso schärfer, je kleiner das Loch ist. Allerdings wird das Bild auch dunkler, wenn man ein kleineres Loch wählt.

  • Finde die Bilder der Lochkamera.

    Tipps

    Die Bilder einer Lochkamera werden niemals ganz scharf.

    Durch die Überlagerung der einzelnen Lichtflecken werden die Bilder einer Lochkamera leicht milchig.

    Lösung

    Die Lochkamera ist der Vorläufer der fokussierenden Kamera.

    Bei einer Lochkamera entsteht das Bild aus den einzelnen Lichtstrahlen, die durch das Loch der Kamera dringen. Da sich die Strahlen hinter dem Loch wieder ausbreiten und auch durch die Beugung am am Loch aufgeweitet werden, können die Bilder einer Lochkamera niemals ganz scharf werden. Da jeder Punkt eines Gegenstandes oder einer Landschaft aber durch das gleiche Loch dringt und sonst nicht verändert wird, ist das Bild der Lochkamera jedoch gleichmäßig unscharf. Jeder Punkt des Bildes wird also gleich scharf oder unscharf dargestellt.

    Im Gegensatz dazu kann eine Kamera, die eine Linse oder ein Objektiv, oder eine andere Abbildungsoptik verwendet, bestimmte Bereiche des Bildes scharf stellen, wie du zum Beispiel am Bild des Vogels sehen kannst, in dem der Hintergrund unscharf ist. Um eine durchgehende Schärfe zu erreichen kombiniert man übrigens die Lochkamera und die fokussierende Kamera, indem man vor die Linse ein kleines Loch anbringt und anschließend die Lichtstrahlen, die aus dem Loch dringen, fokussiert.

  • Bestimme die Größe des Bildes.

    Tipps

    Das Verhältnis der Bildweite zur Gegenstandsweite entspricht dem Verhältnis der Bildgröße zur Gegenstandsgröße.

    Lösung

    Wenn man mithilfe einer Lochkamera ein Bild erzeugt, dann entspricht das Verhältnis der Bildweite $b$ zur Gegenstandsweite $g$ dem Verhältnis der Bildgröße $B$ zur Gegenstandsgröße $G$.

    Es gilt also $\frac{B}{G}=\frac{b}{g}$. Bei der Fotografie des Löwen ist die $g=5\text{ m}$ der Abstand des Löwen von der Kamera und $b=30\text{ cm}$ die Länge der Lochkamera. $G=1,2\text{ m}$ ist die Größe des Löwen.

    Stellt man nun die Formel nach der Bildgröße um, errechnet sich die Bildgröße

    $B=\frac{b}{g}\cdot G=\frac{0,30}{5}\cdot 1,2\text{ m}=0,0072\text{ m}=7,2\text{ cm}$.

  • Bestimme die Größe der Lichtpunkte.

    Tipps

    Stelle die Formel nach der Größe des Loches um.

    Der Bildpunkt ist größer als die Öffnung des Lochs.

    Lösung

    Um die größtmögliche Lochöffnung zu bestimmen, musst du die Formel nach der Lochgröße umstellen. Daraus ergibt sich die Gleichung

    $D=\frac{g}{g+b}\cdot S=\frac{30\text{ cm}}{5,30\text{ m}}\cdot 2\text{ mm}=0,1132\text{ mm}$.

    Das Loch sollte in diesem Fall also maximal 0,11 Millimeter groß sein.

    Wenn du ein sehr kleines Loch wählst, stimmt diese Berechnung übrigens leider nicht mehr. Das eigentlich sehr interessante Phänomen der Lichtbeugung macht dir dann einen Strich durch die Rechnung und weitet die Lichstrahlen hinter dem Loch noch weiter auf.

    Wenn du eine Lochkamera bastelst, musst du abwägen, wie groß das Loch sein muss. Einerseits ergibt ein kleines Loch ein scharfes Bild, andererseits dringt durch ein kleines Loch weniger Licht und das Bild wird dunkler. Für ein Foto brauchst du dann eine sehr lange Belichtungszeit.