Optische Abbildungen mit einer Lochblende
Mit Hilfe einer Lochblende lassen sich einfache optische Abbildungen erzeugen. Das ist die Funktion einer sogenannten Lochkamera. Um dies zu zeigen, führen wir folgenden Versuch durch:
Versuch:
Eine Kerze wird vor eine kleine (runde) Lochblende gestellt. Dahinter befindet sich ein Schirm, der das Licht, welches durch die Lochblende gelangt, auffängt. Beobachtung:
Der Lichtfleck auf dem Schirm ist nicht rund, sondern hat die Form der Kerzenflamme. Offensichtlich entsteht auf dem Schirm ein Bild der Kerzenflamme. Das Bild der Kerzenflamme steht jedoch auf dem Kopf. Wird das Loch vergößert, so wird das Bild heller aber unschärfer. Wird der Abstand zwischen Kerze und Lochblende verkleinert oder der Abstand zwischen Lochblende und Schirm vergrößert, so vergrößert sich das Bild. Lochkamera Fragen Physik. Erklärung:
Um die Entstehung des Bildes und die genannten Zusammenhänge zu erklären, zeichnen wir den Strahlengang durch die Lochblende. Dazu wählen wir drei Lichtstrahlen, die von der Kerzenflamme ausgehen, aus (die beiden Randstrahlen sowie einen Lichtstrahl aus der Mitte der Kerzenflamme), und schauen, in welchen Punkten diese Lichtstrahlen auf den Schirm gelangen:
Wir erkennen, dass das Licht von jedem Punkt der Kerzenflamme genau auf einem Punkt auf dem Schirm gelangt.
Lochkamera Aufgaben Mit Lösungen 2
Alle diese Punkte ergeben zusammen ein Bild der Kerze. Wir können allerdings schon anhand des oberen und unteren Strahlenbündels wichtige Eigenschaften der Lochkamera ablesen. Die Eigenschaften der Abbildung mit einer Lochkamera
Die Strahlen kreuzen sich beim Durchqueren des Lochs. Das bedeutet, dass das Bild auf der Wand auf dem Kopf steht. Würden wir die Grenzstrahlen der rechten und linken Seite der Kerze zeichnen, würden sich diese ebenso kreuzen. Lochkamera aufgaben mit lösungen den. Das Bild ist also auch seitenverkehrt. Wenn wir die Höhe der Kerze mit $G$ und die Höhe des Bilds mit $B$ bezeichnen und den Strahlensatz anwenden, erhalten wir für die Abbildung mit der Lochkamera die Formel:
$\frac{B}{b} = \frac{G}{g}$
Wir können diese Formel auch nach der Bildhöhe umstellen:
$B = \frac{G}{g} \cdot b$
Wenn die Höhe des Gegenstands gegeben ist, können wir die Bildgröße also ändern, indem wir entweder den Abstand $g$ zwischen Box und Gegenstand verändern oder eine längere oder kürzere Box benutzen. Wir können diese Formel ebenso nach dem Abbildungsmaßstab $A$ umstellen.
Lochkamera Aufgaben Mit Lösungen Von
Neben Text und Video findest du zum Thema Lochkamera außerdem ein Arbeitsblatt und interaktive Übungen.
Lochkamera Aufgaben Mit Lösungen Den
Wird die Lochblende größer, so gibt es für jeden Lichtstrahl vom Gegenstand (Kerzenflamme) mehrere mögliche Wege durch die Lochblende zum Schirm. Das Licht eines Gegenstandspunktes wird also nicht eindeutig in einem Punkt auf dem Schirm abgebildet; das Bild wird unscharf. Bildentstehung mit einer Lochblende
Es entsteht ein scharfes Bild, wenn jedem Gegenstandspunkt eindeutig ein Bildpunkt zugeordnet werden kann. Wir bezeichnen den Abstand zwischen Gegenstand (Kerzenflamme) und Lochblende als Gegenstandsweite g sowie den Abstand zwischen Lochblende und Bild (auf dem Schirm) als Bildweite b. Die Größe des Gegenstandes wird als Gegenstandsgröße G, die Größe des Bildes als Bildgröße B bezeichnet. Lochkamera aufgaben mit lösungen 2. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der Gegenstandsgröße und der Bildgröße? Natürlich wird das Bild umso größer, je größer der Gegenstand ist. Außerdem haben wir gesehen, dass die Bildgröße von der Gegenstandsweite sowie der Bildweite abhängt. Der Abbildungsmaßstab
Das Verhältnis zwischen Bildgröße B und Gegenstandsgröße G wird als Abbildungsmaßstab A bezeichnet.
Die Lochkamera
Von jedem Punkt des Gegenstandes, wie zum Beispiel der Baumspitze, geht Licht durch die Lochblende der Kamera und macht einen kleinen Fleck auf die Mattscheibe. So entsteht ein aus lauter kleinen Flecken zusammengesetztes Bild. Licht, das von oben kommt, fällt unten auf den Bildschirm und umgekehrt, deshalb steht das Bild auf dem Kopf. Vergrößert man den Abstand zwischen Lochblende und Mattscheibe, so sieht man einen kleineren Bildausschnitt. Man "zoomt" in das Bild hinein. Verkleinert man die Lochblende, so fällt weniger Licht auf den Schirm und das Bild wird dunkler. Lochkamera Lösungen. Außerdem werden die Lichtflecken, aus denen das Bild zusammengesetzt ist, kleiner und damit das Bild schärfer. Die Animation veranschaulicht die Bildentstehung bei einer Lochkamera. Die Kamera ist im Querschnitt dargestellt und nebendran ist das Bild auf dem Schirm zusehen. Mit den Reglern kann man die Gegenstandsweite b, die Bildweite b und die Größe der Lochblende einstellen. Augen
(a) Regenwurm (lichtempfindliche Zellen oder Flachauge)
(b) Jakobsmuschel (Grubenauge oder Becherauge)
(c) Nautilus (Lochauge oder Blasenauge)
(d) Kuh (Linsenauge)
(a) Der Regenwurm kann hell und dunkel unterscheiden und somit sich vor zu grellem Sonnenlicht in Sicherheit bringen.