Erkläre anhand eines Surfers im Eisbach, wie das Bild in einer Lochkamera entsteht. Wie wird aus einzelnen Lichtbündeln ein Gesamtbild?

Der betrachtete Gegenstand – etwa ein Surfer im Eisbach – wird vom Sonnenlicht beleuchtet. Greifen wir nun den Kopf eines Surfers heraus: Das auftreffende Licht wird von ihm in alle Richtungen reflektiert (gestreut), das heißt: Der Kopf des Surfers wird nun selbst zum Ausgangspunkt ("Sender") von Licht. In dem Licht, das von der Oberfläche des Kopfes ausgeht, ist nun die Information über die Oberflächenstruktur des Kopfes (Form, Farbe) gespeichert.

Ein winzig kleiner Ausschnitt des vom Kopf abgestrahlten Lichts tritt als schmales Lichtbündel durch die Öffnung der Lochkamera. Innen trifft es auf das Transparentpapier auf der Rückseite der Lochkamera. Dort erzeugt es einen kleinen Leuchtfleck, der die Information über die Oberflächenstruktur des Kopfes enthält und somit das Bild des Kopfes darstellt.   

So entsteht das Gesamtbild des Surfers

Von allen Bereichen des betrachteten Surfers gehen Lichbündel aus. Diese erzeugen auf dem Transparentpapier Leuchtflecke. Jeder dieser Flecke enthält eine Detailinformation des Gesamtbildes, weshalb alle zusammen das Bild des Surfers auf dem Transparentpapier ergeben.
Dies ist nur möglich, weil sich die von verschiedenen Punkten der Körperoberfläche ausgehenden Lichtbündel beim Eintritt in die Kamera überlagern, ohne sich aber gegenseitig zu beeinflussen.

Was sind die Vorteile einer kleinen Blendenöffnung?

Bei der Lochkamera mit der kleineren Blendenöffnung fällt von jedem Punkt des betrachteten Gegenstandes ein schmaleres Lichtbündel durch die Blendenöffnung als bei der Kamera mit der größeren Blende. Das bedeutet zunächst, dass der mit der kleineren Blende erzeugte Leuchtfleck auf dem Transparentpapier der Kamera lichtschwächer (also insgesamt dunkler) ist. Da aber schmälere Lichtbündel auf dem Transparentpapier auch kleinere Leuchtflecke erzeugen, überdecken sich Leuchtflecke nicht – vorausgesetzt die zugehörigen Gegenstandspunkten liegen nicht allzu nah beieinander. Dann ist das Bild scharf.

Merke: kleine Blendenöffnung => scharf, aber lichtschwach

Was sind die Vor- und Nachteile einer großen Blendenöffnung?

Bei größerer Blendenöffnung sind auch die einzelnen Leuchtflecke größer, so dass sie sich teilweise überlagern (Überlappung). Dies bedeutet, dass das Bild unscharf wird, ähnlich wie bei einem Filmschnitt, wo zwei Szenen zur Überlagerung kommen. Ergebnis: Eine Lochkamera mit größerer Blendenöffnung erzeugt ein lichtstärkeres, aber unscharfes Bild des betrachteten Gegenstandes.

Merke: größere Blendenöffnung => lichtstark, aber unscharf

Wie kann man erreichen, dass das Bild sowohl lichtstark als auch scharf wird?

Setzt man in die Blendenöffnung eine Sammellinse, so erhält man sowohl ein scharfes, als auch ein lichtstarkes Bild. Der Grund: Die Sammellinse sorgt für eine höhere Lichtstärke. Da eine Sammellinse einfallende Lichtbündel bei ausreichend großem Abstand des Gegenstandes auf einen Punkt zusammenlaufen lässt, entstehen auf dem Transparentpapier Leuchtpunkte, die sich gegenseitig nicht überdecken. Das heißt es entsteht gleichzeitig auch ein schärferes Bild als bei einer gewöhnlichen Lochkamera. Bei dieser sind die die Lichtbündel weniger konzentriert und somit weniger scharf und lichtstark.

Merke: Lochkamera mit Sammellinse => scharf und lichtstark