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. 

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Lochkamera

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:

    \[\frac{B}{G} = \frac{b}{g}\]

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.

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Aufbau einer Lochkamera

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.

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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.

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Bildentstehung bei einer Lochkamera

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.

Abbildungsgesetz

Die Größen B, G, b und g sind voneinander abhängig. Das erkennst du am Abbildungsgesetz:

    \[\frac{B}{G} = \frac{b}{g}\]

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.

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Lichtwege bei kleinem und großen Loch

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:

  1. In die Mitte vom Dosenboden stichst du ein kleines Loch.
  2. Aus schwarzer Pappe formst du eine Röhre und klebst die Enden zusammen (die Röhre muss genau in die Dose passen).
  3. Das Transparentpapier klebst du über eine Öffnung der Röhre. Es bildet den Schirm deiner Lochkamera.
  4. Danach schiebst du die Pappröhre mit dem Transparentpapier-Schirm voraus in die Dose. Den Abstand zwischen Loch und Transparentpapier kannst du jetzt selbst festlegen.
  5. Wenn du jetzt durch die große Öffnung der Pappröhre schaust, erscheint das Bild umgedreht auf dem Transparentpapier.

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Lochkamera selbst gebaut

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!

Zum Video: Strahlensätze
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