Was ist eine Lochkamera, wie ist sie aufgebaut und wie funktioniert sie? Das erfährst du hier im Beitrag und im Video !
Inhaltsübersicht
Was ist eine Lochkamera?
Die Lochkamera (eng. pinhole camera) ist eine einfache Kamera, mit der ein Bild erzeugt werden kann. Das Licht eines Gegenstands fällt durch eine kleine Öffnung (Loch) in einen lichtundurchlässigen Körper, wie z. B. eine Schachtel. Daraufhin erscheint auf der anderen Seite das Bild des Gegenstands auf einem sogenannten Schirm. Durch die Ausbreitung der Lichtstrahlen in geraden Linien ist es seitenverkehrt und steht auf dem Kopf.
Richtest du eine Lochkamera zum Beispiel auf einen Gegenstand wie ein Auto, siehst du das Bild des Autos auf dem Schirm. Das Auto steht dabei aber auf dem Kopf und links und rechts sind vertauscht.
Die Größe des Lochs hat einen Einfluss auf die Qualität (Bildschärfe und Helligkeit) des Bildes. Das hat ebenfalls mit der geradlinigen Ausbreitung des Lichts zu tun. Zudem stehen die Bildgröße B und die Gegenstandsgröße G, sowie die Bildweite b (Abstand Loch – Schirm) und die Gegenstandsweite g (Abstand Gegenstand – Loch) in einem Zusammenhang. Du kannst ihn durch das Abbildungsgesetz verdeutlichen:
![\[\frac{B}{G} = \frac{b}{g}\]](https://blog.assets.studyflix.de/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-be58a8cc343cebbe855ac15755c974f2_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Lochkamera Aufbau
Die Lochkamera besteht allgemein aus einem lichtundurchlässigen Hohlkörper in der Form einer Schachtel. Auf der einen Seite befindet sich eine Öffnung, also ein Loch, wodurch das Licht einfallen kann. Auf der anderen Seite ist ein lichtdurchlässiger Schirm. Er besteht aus einem transparenten Material, wie z. B. Transparentpapier.
Übrigens: Eine Lochkamera im Großformat nennst du camera obscura. Dabei handelt es sich um einen dunklen Raum mit einem Loch in der Wand. Du kannst den Raum also betreten und siehst auf der Rückwand (gegenüber vom Loch) das Abbild.
Studyflix vernetzt: Hier ein Video aus einem anderen Bereich
Nach Beantwortung speichern wir deine Antwort, um Studyflix zu verbessern. Mehr dazu erfährst du in unserer Datenschutzerklärung.
Wie funktioniert eine Lochkamera?
Bei der Bildentstehung durch eine Lochkamera spielt die geradlinige Ausbreitung des Lichts eine wichtige Rolle.
Wenn du einen Gegenstand der Größe G vor das Loch der Kamera stellst, wird ein Teil seines zurückgeworfenen (reflektierten) Lichts durch das Loch hindurch auf den Schirm übertragen. Durch die geradlinige Ausbreitung erscheint der untere Teil des Gegenstands auf dem Schirm oben und der obere Teil auf dem Schirm unten. Das Bild steht also auf dem Kopf. Weil die Lichtausbreitung nach dem gleichen Schema auch seitlich funktioniert, ist das Bild ebenfalls seitenverkehrt.
Den Abstand zwischen Gegenstand und Loch nennst du Gegenstandsweite g. Beim Abstand zwischen Loch und Schirm sprichst du von der Bildweite b. Die Größe, mit dem das Bild abgebildet wird, kannst du als Bildgröße B bezeichnen.
Die Größen B, G, b und g sind voneinander abhängig. Das erkennst du am Abbildungsgesetz:
Du kannst also sagen: Das Verhältnis zwischen Bildgröße und Gegenstandsgröße entspricht dem Verhältnis zwischen Bildweite und Gegenstandsweite.
Beispiel: Wenn du einen 20 cm hohen Gegenstand hast, der 100 cm von der Lochkamera entfernt steht, mit einer Bildweite von 10 cm. Dann kannst du bestimmen, dass das Bild 2 cm hoch sein muss.
Einfluss der Lochgröße
Durch die Lochgröße kannst du das Abbild des Gegenstands verändern. Das hat vor allem Auswirkungen auf die Bildschärfe und die Helligkeit.
Bei einem großen Loch ist der Lichteinfall höher als bei einer geringeren Lochgröße. Dadurch siehst du das Bild bei einem größeren Loch heller. Allerdings sind auch die Lichtflecken auf dem Schirm größer, wodurch sie sich mehr überlappen. Du nimmst das Bild dann als unscharf wahr.
Abschließend kannst du dir also folgendes merken:
- kleineres Loch: dunkleres Bild, kleinere Lichtflecken, schärferes Bild
- größeres Loch: helleres Bild, größere Lichtflecken, unschärferes Bild
Lochkamera bauen
Du kannst eine solche Lochkamera selber bauen. Alles, was du dafür benötigst, ist eine Getränke- oder Keksdose, schwarze Pappe, Transparentpapier und Klebstoff. Du gehst so vor:
- In die Mitte vom Dosenboden stichst du ein kleines Loch.
- Aus schwarzer Pappe formst du eine Röhre und klebst die Enden zusammen (die Röhre muss genau in die Dose passen).
- Das Transparentpapier klebst du über eine Öffnung der Röhre. Es bildet den Schirm deiner Lochkamera.
- Danach schiebst du die Pappröhre mit dem Transparentpapier-Schirm voraus in die Dose. Den Abstand zwischen Loch und Transparentpapier kannst du jetzt selbst festlegen.
- Wenn du jetzt durch die große Öffnung der Pappröhre schaust, erscheint das Bild umgedreht auf dem Transparentpapier.
Strahlensätze
Mit den Strahlensätzen kannst du die unbekannte Länge bestimmter Strecken bestimmen, wie z. B. die Höhe einer Kerze. Sie werden auch bei der Lochkamera angewendet. Du willst wissen, was die Strahlensätze aussagen und wie du mit ihnen rechnen kannst? Dann schau jetzt hier vorbei!
Lochkamera — häufigste Fragen
(ausklappen)
Lochkamera — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Sind Lochkameras für Anfänger geeignet?Lochkameras sind für Anfänger geeignet, weil sie nur aus einem lichtdichten Kasten, einem kleinen Loch und einem Schirm bestehen. Das Bild entsteht ohne Linse, allein durch geradlinige Lichtstrahlen, und erscheint deshalb auf dem Kopf und seitenverkehrt.
-
Wie benutzt man als Anfänger eine Lochkamera?Eine Lochkamera benutzt man, indem man die Öffnung auf einen hellen Gegenstand richtet und auf dem Schirm gegenüber nach dem Bild schaut. Danach hilft ein dunklerer Raum, weil sonst zu wenig Kontrast entsteht. Zum Beispiel sieht man ein Auto als umgedrehtes, seitenverkehrtes Bild auf dem Schirm.
-
Kann man normales Papier für eine Lochkamera verwenden?Normales Papier kann man nur eingeschränkt für eine Lochkamera verwenden, weil der Schirm lichtdurchlässig sein sollte. Transparentpapier funktioniert dafür besser, weil man das Bild von außen sehen kann. Bei normalem Papier müsste man den Schirm von der Bildseite aus betrachten, sonst bleibt das Bild unsichtbar.
-
Was sind häufige Fehler bei Lochkameras?Häufige Fehler bei Lochkameras sind ein zu großes Loch, weil das Bild dann unscharf wird, und ein zu kleines Loch, weil das Bild dann sehr dunkel wird. Ein weiterer typischer Fehler ist ein nicht lichtdichter Kasten, durch den Fremdlicht auf den Schirm fällt und das Bild überstrahlt.
Optik verstehen
Die Lochkamera ist ein einfaches Beispiel für Optik und zeigt, wie Licht Bilder entstehen lässt. Du zeichnest Strahlenwege und ordnest Abstände und Größen in Skizzen richtig zu. So erkennst du, warum Bilder je nach Aufbau größer oder kleiner ausfallen und wie ein umgedrehtes Bild zustande kommt. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.