Abbildung [Fotolexikon]
Die optische Abbildung ist die Projektion eines Gegenstands auf eine Bildebene. Jeder Punkt – eine winzige Fläche – des Gegenstands reflektiert Licht auf das Objektiv. Dieses bildet alle Gegenstandspunkte ab als Punkte auf der Bildebene.
Lichtstrahlen – gedachte Linien entlang des Lichtswegs – laufen von den Gegenstandspunkten zum Objektiv. Betrachtet man alle Strahlen eines Gegenstandspunkts, die den Linsenrand des Objektivs erreichen, erkennt man einen Lichtkegel. Seine Spitze ist der Gegenstandspunkt, sein Boden die Vorderlinse des Objektivs (genauer: dessen Eintrittspupille). Aus dem Bildpunkt ist eine große Scheibe geworden (Kegelboden). Das Objektiv lenkt alle Strahlen des Kegelbodens so um, dass sie auf der Bildebene in einem einzigen Punkt vereint werden. Ein zweiter Kegel entsteht, seine Spitze ist der Bildpunkt. Die Umlenkung der Lichtstrahlen durch die Objektivlinsen wird Brechung genannt. Aus dem Gegenstandspunkt wird so wieder ein Punkt. Das geschieht mit allen Punkten des Gegenstands, sodass schließlich ein Abbild von ihm entsteht.
Abbildung: Lichtkegel bei der Abbildung.
Das einfachste Objektiv ist eine Sammellinse. Objektive mit vielen Linsen bewirken das gleiche wie eine Sammellinse. Die vielen Linsen korrigieren Abbildungsfehler. Ein Bild wird so konstruiert:
- Eine senkrecht stehende Sammellinse zeichnen (nicht erforderlich)
- Durch den Linsenmittelpunkt eine Waagrechte zeichnen: Das ist die waagrechte optische Achse
- Durch den Linsenmittelpunkt eine Senkrechte zeichnen: Das ist die senkrechte optische Achse. Sie teilt die Abbildung in zwei Seiten: Die Bildseite und die Gegenstandsseite.
- Der Schnittpunkt beider Achsen – der Linsenmittelpunkt – ist der optische Mittelpunkt
- Auf der Gegenstandsseite einen Gegenstand zeichnen (meist links von der Sammellinse)
- Auf der Bildseite im Abstand der Brennweite einen Punkt auf der waagrechten optischen Achse zeichnen. Dieser ist der bildseitige Brennpunkt.
- Von den Begrenzungspunkten des Gegenstands je eine Linie (Gerade) ziehen durch den optischen Mittelpunkt bis ans Ende der optischen Achse auf der Bildseite. Die Geraden stellen Lichtstrahlen dar. Diese werden nicht gebrochen, da sie durch den optischen Mittelpunkt gehen.
- Von den Begrenzungspunkten des Gegenstands parallel zur waagrechten optischen Achse eine Gerade zeichnen bis zur senkrechten optischen Achse. Von den Schnittpunkten mit der senkrechten Achse Geraden durch den Brennpunkt ziehen, bis sie sich mit je einem der Mittelpunktstrahlen schneiden. Das sind die Bildpunkte der Gegenstandspunkte.
- Durch die Bildpunkte eine Gerade ziehen. Das ist die Bildebene.
Abbildung: Abbildung ohne Hauptebenen.
Das Bild steht auf dem Kopf und ist spiegelverkehrt.
Abbildungen durch dicke Linsen und Objektive haben zwei sogenannte Hauptebenen: Eine bildseitige und eine gegenstandsseitige. Die Abbildung wird wie oben beschrieben konstruiert mit der Ausnahme: Die gegenstandsseitigen Lichtstrahlen verlaufen bis zur gegenstandsseitigen Hauptebene. Auf gleicher Höhe gegenüber auf der bildseitigen Hauptebene laufen sie weiter wie bisher.
Abbildung: Abbildung mit Hauptebenen.
Mit der Abbildung sind folgende Begriffe eingeführt:
- Gegenstandsgröße: Größe des Gegenstands
- Bildgröße: Größe des Bilds vom Gegenstand
- Gegenstandspunkt: Ein ("unendlich") kleiner Punkt auf dem Gegenstand
- Bildpunkt: ("Unendlich") kleines Abbild eines Gegenstandspunkts
- Gegenstandsweite: Abstand des Gegenstands von der gegenstandsseitigen Hauptebene
- Bildweite: Abstand des Bilds von der bildseitigen Hauptebene
- Optischer Mittelpunkt: Punkt, durch den alle Strahlen verlaufen, ohne gebrochen zu werden
- Optische Achse: Waagrechte und Senkrechte durch den optischen Mittelpunkt
- Gegenstandsebene: Parallele Fläche zur Bildebene, die durch den Gegenstand verläuft
- Bildebene: Senkrechte Fläche zur waagrechten optischen Achse
- Hauptebene: Senkrechte auf waagrechter optischer Achse, je eine auf der Bildseite und Gegenstandsseite. Strahlen verlaufen vom Gegenstand bis zur gegenstandsseitigen Hauptebene und anschließend auf gleicher Höhe weiter ab der bildseitigen Hauptebene bis zum Bild.
- Brennpunkt: Je einer auf der Bildseite und Gegenstandsseite. Lichtstrahlen parallel zur optischen Achse werden vom Objektiv so gebrochen, dass sie durch den Brennpunkt verlaufen.
- Brennweite: Je eine auf der Bildseite und Gegenstandsseite. Die Brennweite ist der Abstand eines Brennpunktes von der Hauptebene. Die Brennweite eines Objektivs ist die bildseitige Brennweite.
Abbildung: Abbildung in einer Kleinbildkamera. Im Filmfenster ist eine Mattscheibe, auf die das Bild projiziert wird.
, 29.03.2006.