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Physik » Optik » Blinzeln, um weit entfernte Objekte zu erkennen
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Universität/Hochschule Blinzeln, um weit entfernte Objekte zu erkennen
JRRT0lkien
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  Themenstart: 2008-05-11

Hallo, in meiner Physik-Übung (wir machen gerade Optik) wurde folgende interessante Aufgabe gestellt: Bei dem Versuch, Details auf weit entfernten Objekten zu erkennen, blinzeln manche Menschen. Warum? Ich dachte zuerst, dass durch das blinzeln das Auge befeuchtet wird, so dass eine höhere Brechkraft entsteht. Doch bei weit entfernten Objekten sollte sich die Augenlinse ja gerade brechschwach einstellen. Was ist also des Rätsels Lösung? Gruß JRRT0lkien


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viertel
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  Beitrag No.1, eingetragen 2008-05-11

Hi JRRT0lkien Kennst Du die Camera obscura? Guck Dir dort mal den Abschnitt "Abbildungsschärfe einer Lochkamera" an. Gruß vom 1/4


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Delastelle
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  Beitrag No.2, eingetragen 2008-05-11

Hallo JRRT0lkien! Das Befeuchten der Augen und die damit verbundene Änderung der Brechkraft durch das Blinzeln ist schon mal nicht ganz falsch. Andererseits empfehle ich dir mal folgendes Experiment: Nimm eine Spiegelreflexkamera mit Abblendtaste (= eine bessere Spiegelreflexkamera). Befestige an der Kamera ein Objektiv auf dem man die Entfernung direkt ablesen kann (z.B. ein Standardobjektiv oder anderes Objektiv mit 28 bis 100mm Brennweite). Jetzt stelle an dem Objektiv eine Entfernung von 50 cm ein und beobachte auf 10m Entfernung verschieden große Schriften an einem Schaufenster. Jetzt Stelle eine kleine Blende (8, 11, 16, ...) ein und betätige die Abblendtaste. Viele Grüße Ronald


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PhilippWehrli
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  Beitrag No.3, eingetragen 2008-05-11

\quoteon(2008-05-11 11:37 - viertel in Beitrag No. 1) Hi JRRT0lkien Kennst Du die Camera obscura? Guck Dir dort mal den Abschnitt "Abbildungsschärfe einer Lochkamera" an. Gruß vom 1/4 \quoteoff Unsere Augen sind keine camera obscura. Weil wir Linsen haben, wird das Licht gebündelt, so dass eine grosse Pupille der Schärfe normalerweise nicht schadet. Wenn aber die Hornhaut verkrümmt spielt die Grösse der Pupille, bzw. der Augenöffnung schon eine Rolle. Wenn du die Augen zusammenkneifst, gelangt nur das Licht von einem kleinen Bereich der Hornhaut ins Auge. Auf diesem kleinen Bereich ist die Krümmung nicht so gross. Weil ich selber eine starke Hornhautverkrümmung (Keratokonus) hatte, weiss ich, dass dieser Effekt sicher eine Rolle spielt. [ Nachricht wurde editiert von PhilippWehrli am 11.05.2008 23:41:12 ]


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Delastelle
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  Beitrag No.4, eingetragen 2008-05-12

Hier mal ein Beispielbild aufgenommen mit einer Lochkamera. Die im Bild sichtbare Unschärfe wird auch als Beugungsunschärfe bezeichnet. Bild Bild


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JRRT0lkien
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  Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2008-05-12

Hey, vielen Dank für die Antworten und Delastelle für die Bilder! Ich bin jetzt etwas verwirrt, wenn die Hornhaut beim Zukneifen gekrümmt wird und weniger Licht ins Auge kommt, haben wir dann doch eine Art Camera Obscura Effekt? Delastelle, entsteht die Beugungsunschärfte wirklich durch Beugung an dem kleinen Loch? Müsste dann nicht das Loch im Bereich der Wellenklänge des Lichtes liegen, oder täusche ich mich? Gruß JRRT0lkien


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viertel
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  Beitrag No.6, eingetragen 2008-05-12

\quoteon(2008-05-12 13:56 - JRRT0lkien in Beitrag No. 5) […]wenn die Hornhaut beim Zukneifen gekrümmt wird […] \quoteoff Hornhautverkrümmung entsteht nicht beim Blinzeln, sondern ist ein Augenfehler (→Astigmatismus).


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Delastelle
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  Beitrag No.7, eingetragen 2008-05-12

Hallo JRRT0lkien! \quoteon Delastelle, entsteht die Beugungsunschärfe wirklich durch Beugung an dem kleinen Loch? \quoteoff Ja definitiv. Das ist auch der Grund warum sich Lochblenden/Lochkameras nicht allgemein durchsetzen konnten. \quoteon Müsste dann nicht das Loch im Bereich der Wellenklänge des Lichtes liegen, oder täusche ich mich? \quoteoff Das kann durchaus sein - ich weiß es nicht. Von der Firma Zörk gibt es Lochblenden in den Größen 0,5mm; 1mm; 1,5mm und 2mm. Eventuell kann man aus diesen Angaben die Stärke der Beugung berechnen. Viele Grüße Ronald Edit: die angegebenen Blenden der Firma Zörk dienen der Erhöhung der Schärfentiefe und sind keine echten Lochblenden für Lochkameras. Dafür sind noch kleinere Löcher erforderlich. [ Nachricht wurde editiert von Delastelle am 18.05.2008 00:37:15 ]


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JRRT0lkien
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  Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2008-05-17

Danke für die Antworten :D Gruß JRRT0lkien


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PhilippWehrli
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  Beitrag No.9, eingetragen 2008-05-17

\quoteon(2008-05-12 18:45 - Delastelle in Beitrag No. 7) Hallo JRRT0lkien! \quoteon Delastelle, entsteht die Beugungsunschärfe wirklich durch Beugung an dem kleinen Loch? \quoteoff Ja definitiv. Das ist auch der Grund warum sich Lochblenden/Lochkameras nicht allgemein durchsetzen konnten. \quoteon Müsste dann nicht das Loch im Bereich der Wellenklänge des Lichtes liegen, oder täusche ich mich? \quoteoff Das kann durchaus sein - ich weiß es nicht. Von der Firma Zörk gibt es Lochblenden in den Größen 0,5mm; 1mm; 1,5mm und 2mm. Eventuell kann man aus diesen Angaben die Stärke der Beugung berechnen. Viele Grüße Ronald \quoteoff Ich bezweifle das. Beugungsunschärfe spielt erst eine Rolle, wenn das Loch von der Grössenordnung der Wellenlänge ist, also einige Hundert Nanometer. Das Problem bei der Lochkamera ist, dass das Loch klein sein muss, damit das Bild scharf ist. Wenn es aber klein ist, dann kommt zuwenig Licht hinein, so dass du sehr lange belichten musst. Das obige Bild hatte wohl eine Belichtungszeit von mehreren Minuten. Deshalb sind auf solchen Bildern fast nie Menschen zu sehen.


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Delastelle
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  Beitrag No.10, eingetragen 2008-05-18

Das oben angegebene Lochkamerabild hat mir ein Ebay-Verkäufer zugesendet. Im Jpg-Bild sieht man eine deutliche Unschärfe. Das 1.Foto zeigt die Unschärfe nicht ganz, da ich das Bild von 1454x2188 Pixeln (606kB,jpg komprimiert) auf 364x547 Pixel (42kB,jpg komprimiert) heruntergerechnet habe. Das 2.Foto ist ein unkomprimierter Ausschnitt: 180x250 Pixel (45kB, jpg unkomprimiert). Dort sieht man deutlich die Unschärfe. Vermutlich hat der Fotograf ein Stativ verwendet. (Warum hätte mir ein Lochmaskenverkäufer absichtlich ein unscharfes Beispielbild schicken sollen?) Zur physikalischen Entstehung der Beugung kann ich wenig sagen, in der Fotografie gibt es aber eine Faustregel: - bei offener Blende (1.4 ... 4) ist die optische Qualität einer Aufnahme nicht optimal - bei mittlerer Blende (8...16) ist die optische Qualität optimal - bei sehr kleiner Blende (22+) ist die optische Qualität gut, aber Beugungseffekte stören immer mehr Die Beugung spielt eine Rolle bei klassischer Fotografie und kleinen Blenden, sowie bei der Digitalfotografie (keine Spiegelreflex!) ab mittleren Blenden. Dieser Effekt tritt verstärkt bei Digitalkameras bei Objektiven mit geringem Durchmesser auf. Wenn jemand genauere Infos zum Thema Optiken/Lochkameras und Beugungseffekte hat, lasse ich mich gerne eines besseren belehren! [ Nachricht wurde editiert von Delastelle am 18.05.2008 01:01:28 ]


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Folgende Antworten hat der Fragesteller vermutlich noch nicht gesehen.
Delastelle
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  Beitrag No.11, eingetragen 2008-08-18

Hallo JRRT0lkien! Hier einmal das Experiment aus Beitrag Nr 2 ausgeführt: Bild f = 75mm // d = 6m // d_Objektiv = 1m // Blende 2,8 Bild f = 75mm // d = 6m // d_Objektiv = 1m // Blende 8 Bild f = 75mm // d = 6m // d_Objektiv = 1m // Blende 16 Bemerkungen: Die 3 Bilder sind Ausschnitte aus den 3 Aufnahmen. f -> bezeichnet die Brennweite des Objektivs - hier 75mm (bezogen auf eine Kleinbildkamera 24mmx36mm) d -> die Entfernung der Kamera vom Bild, d.h. ich stand 6 Meter vom Schaufenster entfernt d_Objektiv -> eingestellte Entfernung am Objektiv, hier 1 Meter Blende -> verwendete Blende, eine größere Blendenzahl entspricht einer kleineren Blende Fazit: Durch Abblenden ist der Schriftzug fast völlig scharf zu erkennen - ein "Blinzeln" des Objektivs erhöht also den Schärfebereich! Viele Grüße Ronald


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Dixon
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  Beitrag No.12, eingetragen 2008-08-20

Hallo zusammen,   das Abblenden eines photographischen Objektivs erhöht die Schärfentiefe, weil sozusagen der Lichtkegel, der durch die Blende tritt, einen immer kleineren Öffnungswinkel hat. Das Licht von Objekten, die nicht genau fokussiert sind, erzeugt so ein immer noch hinreichend scharfes Bild. Der (Doppel)Lichtkegel hat aufgrund diverser optischer Fehler keine scharfe "Spitze" sondern eine kreisförmige Fläche maximaler Lichtkonzentration. Dazu kommt die endliche Auflösung von Filmen bzw. CMOS/CCD-Chips. Bei einer Lochkamera wird tatsächlich klassisch gesehen das Bild immer schärfer, je kleiner das Loch ist. Dazu kommt aber die zunehmende Beugung. Der Durchmesser des Loches spielt dabei gar nicht mal die Rolle, sondern der Abstand Loch - Bildebene: bei großen Entfernungen wirken sich auch kleine Ablenkungen des Lichts aus. Es gibt auch eine Formel für den optimalen Lochdurchmesser (d.h. maximal mögliche Schärfe) bei einer gegebenen "Brennweite". Bezüglich der Ausgangsfrage schließe ich mich Philipps Beitrag Nr. 3 an. Durch das Blinzeln wird die wirksame Linsenfläche verringert. Je kleiner diese Fläche, desto mehr nähert sie sich einer idealen Kugelfläche an - das Bild wird (erstmal) schärfer. Es verringert sich auch die Wirkung der Kontrastminderung an Hell/Dunkelgrenzen.   Grüße Dixon    


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Knaaxx
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  Beitrag No.13, eingetragen 2008-08-20

\quoteon(2008-08-20 17:25 - Dixon in Beitrag No. 12) Bezüglich der Ausgangsfrage schließe ich mich Philipps Beitrag Nr. 3 an. Durch das Blinzeln wird die wirksame Linsenfläche verringert. Je kleiner diese Fläche, desto mehr nähert sie sich einer idealen Kugelfläche an - das Bild wird (erstmal) schärfer. \quoteoff Hallo, kann mir nicht denken wie das hinkommen will? Da würde ich viel eher vermuten dass die "Linse" durch das Blinzeln vergrößert wird und ein höherer Lichtstrom eintritt. Das bessere Sehen muss ja kein schärferes sein. Ein Sehen ist schärfer als Keines.


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Dixon
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  Beitrag No.14, eingetragen 2008-08-21

Hallo Knaaxx,   die Verkleinerung der wirksamen Fläche durch die Lider ist ein stärkerer Effekt als die Vergrößerung durch die Iris. Außerdem ist es tagsüber meist so hell, das auch bei "vernünftig" zusammengekniffenen Augen die Iris fast maximal geschlossen ist. Zudem funktioniert das mit dem Blinzeln auch nachts, wenn die betroffenen Menschen weit entfernte Straßenlaternen oder Sterne anschauen. Die Bilder auf der Netzhaut werden dann punktförmiger.   Grüße Dixon  


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  Beitrag No.15, eingetragen 2021-06-19

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