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Versuche

Lochkamera

Aufbau und Durchführung

Im Lehrer-Versuch kann mit einer großen Lochkamera gezeigt werden, dass die Kamera ein Bild eines hellen Gegenstandes entwirft. Bei dieser Lochkamera kann der Abstand \(b\) zwischen Mattscheibe und Loch verändert werden. Als Gegenstand eignet sich z.B. ein Satz von Glühlämpchen, welche zu einem Buchstaben "F" angeordnet sind.

Beobachtung

Das Bild auf der Mattscheibe ist höhen- und seitenverkehrt.

Bei festem Abstand \(b\) zwischen Loch und Mattscheibe und fester Gegenstandsgröße \(G\) wächst die Bildgröße \(B\) mit sinkendem Abstand \(g\) des Gegenstands vom Loch. Dabei nimmt die Bildhelligkeit zu.

Bei festem \(g\) und \(G\) wächst die Bildgröße \(B\) mit der Bildweite \(b\). Die Bildhelligkeit und die Bildschärfe auf der Mattscheibe nimmt ab.

Messbeispiel: \(G = 22\rm{cm}\); \(g = 49\rm{cm}\); \(B = 16\rm{cm}\); \(b = 35\rm{cm}\);

 

Erklärung

Abb. 1 Bildentstehung bei der Lochkamera

Die nebenstehende Animation zeigt, wie die Lochkamera von einem Gegenstand ein höhenverkehrtes Bild entwirft (die Seitenumkehrung ist nicht dargestellt).

Man denkt sich dazu den abzubildenden Gegenstand in einzelne leuchtende Punkte aufgeteilt, von denen Licht ausgeht (Lichtsender). Dasjenige Bündel eines Lichtsenders, das zur Abbildung beiträgt ist etwas dunkler skizziert.

Einfluss der Lochgröße auf das Bild

Abb. 2 Einfluss der Lochgröße auf das Bild bei der Lochkamera.

Wenn das Loch der Lochkamera vergrößert wird, so wird der Lichtfleck, der durch einen "punktförmigen" Lichtsender auf der Mattscheibe entsteht, größer. Dadurch überlappen sich benachbarte Lichtflecke und unser Auge erhält den Eindruck eines unscharfen Bildes.

Verkleinerung der Gegenstandsweite

Abb. 3 Einfluss der Gegenstandsweite auf das Bild bei der Lochkamera

Die nebenstehende Animation zeigt, welchen Einfluss die Verkleinerung der Gegenstandsweite \(g\) auf das Bild hat (Bildweite \(b\) und Gegenstandsgröße \(G\) bleiben fest).

Bei Annäherung des Gegenstandes wird unter den gegebenen Bedingungen das Bild auf der Mattscheibe größer.