Lochkamera

Beschäftigst du dich in Physik gerade mit dem Thema Optik und baust eine Lochkamera?

Dann kann es sein, dass bald ein Test oder eine Klausur ansteht, in der dein Wissen über die Entstehung des Bildes und die Funktion der Lochkamera abgefragt wird.

Wie funktioniert eine Lochkamera?

Wie berechnet man den Abbildungsmaßstab einer Lochkamera?

simpleclub erklärt dir, was du zur Lochkamera wissen solltest.

Lochkamera einfach erklärt

Lochkamera Definition

Bei einer Lochkamera fallen von einem Objekt ausgehende Lichtstrahlen durch ein kleines Loch in einen dunklen Hohlraum und werden von einem Schirm aufgefangen. Dadurch kann man eine optische Abbildung von dem Objekt erhalten.


Lochkamera Funktionsweise

Ein Teil der Lichtstrahlen, die von dem Objekt ausgehen gelangen, durch das Loch zum Schirm. Durch den geradlinigen Verlauf der Lichtstrahlen kann der Strahlenverlauf konstruiert werden:

Auf dem Schirm entsteht ein umgekehrtes und seitenvertauschtes Bild des Gegenstandes.

Berechnung des Abbildungsmaßstabs einer Lochkamera

Mithilfe der Abbildungsgleichung kann man den Abbildungsmaßstab berechnen, wenn die Gegenstandsgröße und die Entfernung bekannt sind.

\frac{B}{G} = \frac{b}{g}BG=bg\frac{B}{G} = \frac{b}{g}
  • Gegenstandsweite (g)
  • Gegenstandsgröße (G)
  • Bildweite (b)
  • Bildgröße (B)

g ist meist viel größer als b (g>>b).

  • Das Bild wird umso größer, je größer der Abstand zwischen Loch und Schirm ist.
  • Das Bild wird umso schärfer, je kleiner das Loch ist. (Je kleiner aber das Loch, desto lichtschwächer das Bild, da weniger Licht durch das Loch hindurch gelangt).

Lochkamera Anwendungen

Die Camera obscura ist die Urform der fotografischen Kamera. Sie war nichts anderes als eine Lochkamera im Großformat.

Außerdem wurde das Prinzip der Lochkamera früher als große Attraktion genutztt. So konnten Menschen eine dunkle Kammer mit einem Loch hineingehen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer sahen sie dann Personen, Bäume oder Häuser, die auf dem Kopf standen. Da es noch keine Kameras gab, war das ein besonderes Spektakel.


Lochkamera bauen

Baue dir deine eigene Kamera (Anleitung)

In eine Dose wird auf einer Seite (Boden) ein Loch gestochen. Über die andere Seite (Öffnung) wird ein Stück Butterbrotpapier gestülpt und mit einem Gummi befestigt.

Material : Dose oder alternativ Pappe, Transparentpapier, Klebstoff oder Gummiband

Anleitung:

  1. Loch durch den Dosenboden stechen.
  2. Auf die gegenüberliegende Seite das Transparentpapier kleben oder mit Gummiband befestigen.
  3. Lichtquelle (zum Beispiel eine Kerze) vor das Loch stellen und mit dem Abstand variieren bis auf Schirm ein scharfes umgekehrtes Bild der Kerze entsteht.

Rechenbeispiel

Jan will mit seiner Lochkamera ein 5 m hohes Haus einfangen. Wie weit muss er weg stehen, damit er die Abbildung vollständig auf den 10 cm großen Schirm sehen kann? (Der Abstand von Loch und Schirm beträgt ebenfalls 10 cm).

Lösung

\underline \textsf{Gegeben}\underline \textsf{Gegeben}

G=5~\text{m}\\b=0,1~\text{m}\\B=0,1~\text{m} G=5 mb=0,1 mB=0,1 mG=5~\text{m}\\b=0,1~\text{m}\\B=0,1~\text{m}

\underline \textsf{Gesucht}\underline \textsf{Gesucht}

g= \: ?g=?g= \: ?

\underline \textsf{Formel}\underline \textsf{Formel}

\frac{B}{G} = \frac{b}{g}BG=bg\frac{B}{G} = \frac{b}{g}

\underline{\textbf{Lösungsweg}}Lo¨sungsweg\underline{\textbf{Lösungsweg}}

\frac{B}{G} = \frac{b}{g} \rightarrow g= \frac{G \cdot b}{B}BG=bgg=GbB\frac{B}{G} = \frac{b}{g} \rightarrow g= \frac{G \cdot b}{B}g= \frac{5~\text{m} \cdot 0,1~\text{m}}{0,1~\text{m}} = 5~\text{m}g=5 m0,1 m0,1 m=5 mg= \frac{5~\text{m} \cdot 0,1~\text{m}}{0,1~\text{m}} = 5~\text{m}

Jan muss 5 m vom Haus entfernt stehen.

Jans Bruder

Nun will Jan eine Abbildung seines Bruders auf demselben Schirm sehen. Der ist 1,80 m groß und steht 1,5 m von der Lochkamera entfernt. Jan kann die Bildweite seiner Kamera verstellen. Wie weit muss jetzt der Schirm von dem Loch der Kamera entfernt sein, damit Jan seinen Bruder vollständig sehen kann?

Lösung

\underline \textsf{Gegeben}\underline \textsf{Gegeben}

G=1,8~\text{m}\\B=0,1~\text{m}\\g=1,5~\text{m} G=1,8 mB=0,1 mg=1,5 mG=1,8~\text{m}\\B=0,1~\text{m}\\g=1,5~\text{m}

\underline \textsf{Gesucht}\underline \textsf{Gesucht}

b= \: ?b=?b= \: ?

\underline \textsf{Formel}\underline \textsf{Formel}

\frac{B}{G} = \frac{b}{g}BG=bg\frac{B}{G} = \frac{b}{g}

\underline{\textbf{Lösungsweg}}Lo¨sungsweg\underline{\textbf{Lösungsweg}}

\frac{B}{G} = \frac{b}{g} \rightarrow b= \frac{B \cdot g}{G}BG=bgb=BgG\frac{B}{G} = \frac{b}{g} \rightarrow b= \frac{B \cdot g}{G}b= \frac{0,1~\text{m} \cdot 1,5~\text{m} }{1,8~\text{m}} = 0,083~\text{m}b=0,1 m1,5 m1,8 m=0,083 mb= \frac{0,1~\text{m} \cdot 1,5~\text{m} }{1,8~\text{m}} = 0,083~\text{m}

Die Bildweite muss 8,3 cm betragen.

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