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Die Lochkamera in 3D erklärt
2:05 · Ohne Ton
Eine 3D-Ansicht folgt dem Licht, das von Punkten auf einem Baum reflektiert wird, durch ein kleines Loch bis zu einem umgekehrten Bild. Sie vergleicht, wie kleine und große Öffnungen den Lichtfleck jedes Punkts und die Bildschärfe verändern.
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Sonnenlicht trifft auf den Baum und wird von jedem Punkt seiner Oberfläche in viele Richtungen reflektiert. Verschiedene Farben unterscheiden Licht vom oberen, mittleren und unteren Teil des Baums. Die Strahlen breiten sich nicht nur seitlich im Bild, sondern auch in die Tiefe aus.
Zwischen dem Baum und dem Schirm steht ein dunkler Kasten mit einem kleinen Loch. Licht, das auf die Wand trifft, wird dort aufgehalten; nur der auf das Loch gerichtete Anteil gelangt hinein. Licht von verschiedenen Punkten passiert das Loch gleichzeitig. Das Loch lenkt die Strahlen weder ab, noch lässt es sie zusammenlaufen.
Nach dem Loch breitet sich das Licht weiter geradlinig aus. Licht vom oberen Teil des Baums erreicht den unteren Teil des Schirms, Licht vom unteren Teil den oberen und Licht aus der Mitte die Mitte. So entsteht ein Bild des Baums, das sowohl vertikal als auch horizontal umgekehrt ist.
Der Blickpunkt bewegt sich entlang des Lichtwegs: von der Sonne zum Baum, von der Reflexion am Baum zum Loch und durch das Loch zum Schirm im Kasten. Ansichten von außen und innen zeigen, dass das Licht vor und nach dem Loch derselben geraden Linie folgt.
Bei einem kleinen Loch bildet das Licht von einem Punkt des Baums einen kleinen kreisförmigen Fleck auf dem Schirm. Nach und nach kommen weitere Flecken hinzu, die anderen Punkten des Baums entsprechen. Zusammen bilden sie die feinen Konturen des umgekehrten Baums.
Das Loch wird größer, während Baum und Schirm an ihren Positionen bleiben. Der Lichtfleck desselben Punkts wird größer. Wenn sich große Flecken von vielen Punkten überlagern, werden die Konturen unscharf. Zum Schluss werden die Bilder mit kleinem und großem Loch nebeneinandergestellt, um die Größe des Flecks eines einzelnen Punkts mit dem Aussehen des gesamten Bilds zu verbinden.
Die Strahlen und das Loch sind schematisch dargestellt und zur besseren Sichtbarkeit vergrößert. Die Kreise erläutern die Bildentstehung. Für den Vergleich wurde die Helligkeit angepasst. Ein kleineres Loch macht das Bild nicht unbegrenzt schärfer: Ist es zu klein, führt auch Beugung zu Unschärfe.