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Wie kommt Unschärfe zustande?
 
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dein-zahnarzt
Gast





Beitrag dein-zahnarzt Verfasst am: 13. Jul 2004 15:05    Titel: Wie kommt Unschärfe zustande? Antworten mit Zitat

Jeder der schonmal mit einer Lupe gespielt hat, weiß, dass optische Linsen Bilder unterschiedlich scharft projezieren können.
Je nach Abstand zum Objekt und zur Porjektionsfläche.
Allerdings kann ich mir nicht wirklich erklären wie diese Unschärfe entsteht.
Hat es was mit der Streuung des Lichts zu tun?
Wenn es durch die Luft zerstreut wird und deshalb unscharf wird, könnte man dann nicht im Vakuum unendlich scharfe Bilder schießen?
Bitte erlöst mich von meinem gefährlichen Halbwissen.
dachdecker2
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Beitrag dachdecker2 Verfasst am: 13. Jul 2004 19:12    Titel: Antworten mit Zitat

Da gibts mehrere Gründe:

- Linsengeometrie (Abweichungen von der soll-Form) Abhilfe: bessere Linse nehmen Augenzwinkern

- Linsengeometrie2 Augenzwinkern: sphärische Aberation hat zur Folge, dass bei Linsen die einen Kugelschliff haben die Brennweite davon abhängt, wie weit von der optischen Achse entfernt der Lichtstrahl die Linse passiert. Abhilfe: Blende verkleinern, oder Linse mit Spezialschliff nehmen

- Chromatische Aberation: die Linse hat eine von der Wellenlänge (Farbe) des Lichtes abhängige Brennweite (größere Wellenlänge -> größere Brennweite) Abhilfe: ??? Weiß jemand, ob das vom Material abhängt oder universell ist?

Außerdem tritt am Rand (egal, ob das der Linseneigene Rand, oder der einer Blende ist) Beugung auf, die die Schärfe begrenzt.

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Gruß, dachdecker2

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Hellinger
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Beitrag Hellinger Verfasst am: 13. Jul 2004 21:49    Titel: Ergänzung ===> Chromatische Aberation Antworten mit Zitat

man kann den Farbfehler und die Beugung nicht mit qualitativ besseren Linsen verbessern.

Einzige Möglichkeit ==> z.B. bei Teleskopen ein weiteres Linsensystem in den Strahlengang einbauen, welches den Farbfehler reduziert und die Beugung ebnet. Freude

Grüße
Hellinger
dein-zahnarzt
Gast





Beitrag dein-zahnarzt Verfasst am: 18. Jul 2004 12:56    Titel: Antworten mit Zitat

@dachdecker: Das klingt nicht so ganz einleuchtend.
Wenn die Unschärfe durch eine unsaubere Linsengeometrie entsteht, warum passiert sowas bei Fensterglasscheiben nicht? Die sind mit Sicherheit auch nicht 100% planar.
Das mit der Beugung klingt etwas logischer, wobei mir Beugung von Wellen noch nie so ganz geheuer war.
Gast






Beitrag Gast Verfasst am: 18. Jul 2004 13:37    Titel: Antworten mit Zitat

Es passiert bei Fensterscheiben nicht? Kuck mal schräg durch ein Fenster. Bei vielen Fenstern wirst du eine Verzerrung feststellen, je schräger du kuckst.

Zusammenfassend: Aber bei optischen Linsen kommt es sicherlich primär zu einer Unschärfe durch die Brennweite ( die Linsen haben glaube ich nicht an allen Stellen die gleiche Brennweite, oder?). Zudem nimmt die Intensität des Lichtes auch duch Reflexion ab.
dein-zahnarzt
Gast





Beitrag dein-zahnarzt Verfasst am: 19. Jul 2004 15:10    Titel: Antworten mit Zitat

Klar wird das Bild durch Fensterscheiben verzerrt, aber nciht unscharf.
Ich denke Unschärfe kommt durch Lichtstreuung zustande.
Abgesehen von der Beugung.
Die Tiefenschärfe zum Beispiel. Das lässt sich auch beim Menschen feststellen. Man kann das Auge auf eine Stelle fokussieren, alles davor und dahinter wird unscharf. Warum?
Nikolas
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Beitrag Nikolas Verfasst am: 19. Jul 2004 16:17    Titel: Antworten mit Zitat

Wenn du dein Auge scharfstellst, veränderst du die Beugun der Linse in deinem Auge. Das Licht von Gegenständen die nicht im optimalen Bereich liegen, werden entweder zu stark oder zu schwach gebrochen. Also liegt deren Brennpunkt entwerder vor oder hinter der Rückwand deines Auges, auf der die Rezeptoren liegen. Also werden Strahlen die parallel in dein Auge laufen nicht auf einem Punkt auf deiner Netzhaut gesammelt sondern bilden einen Fleck, der so groß ist, dass Einzelheiten ineinander übergehen und somit nicht mehr genau erkennbar sind.

Alle Angaben ohne Gewähr, so hab ich's mal vor etwa 2 Jahren im Biounterricht gelernt. grübelnd

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dein-zahnarzt
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Beitrag dein-zahnarzt Verfasst am: 20. Jul 2004 00:19    Titel: Antworten mit Zitat

Na das klingt doch mal nach einer vernünftigen Erklärung.
Danke!
Aber wie fokussieren dann Kameras? Bewegen die die Linse vor und zurück?
Nikolas
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Beitrag Nikolas Verfasst am: 20. Jul 2004 16:35    Titel: Antworten mit Zitat

Weiss ich ehrlich gesagt nicht genau, müsste aber eigentlich so sein.
Das wäre dann so, als ob man im Auge bei starrer Linse, die Netzhaut so verschiebt, dass der Brennpunkt dann auf ihr landet.

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bishop
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Beitrag bishop Verfasst am: 21. Jul 2004 15:04    Titel: Antworten mit Zitat

unschärfe gibt es dann, wenn die Projektonsfläche nicht auf dem Brennpunkt der Linse liegt. Dann werden die Fokussierten Lichtstrahlen nicht mehr einem punkt gebündelt sondern laufen weiter und zerstreuen das Bild oder wenn die Projektionsfläche zu nah ist, werden die Lichtstrahlen nicht genau auf der fläche gebündelt, sondern erst danach. Auf der Fläche sieht man dann einen mehr oder weniger scharfen Fleck.
Bei einer Kamera bewegt man die Linse vor oder zurück, bis der Brennpunkt auf dem Lichtempfindlichen Medium liegt.
dachdecker2
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Beitrag dachdecker2 Verfasst am: 21. Jul 2004 19:00    Titel: Antworten mit Zitat

@dein zahnarzt:

Was an den oben aufgeführten sachen ist denn nicht richtig?

Eine Fensterscheibe mach eigentlich kein unscharfes Bild (Sie macht gar kein Bild), allerdings fügt eine planare Scheibe dem Bild natürlich Unschärfe hinzu. Oben hab ich Staub und Schmutz absichtlich weggelassen, da man beides selbst ohne bedeutenden Aufwand entfernen könnte Augenzwinkern.

Wenn ein sphärische Linse für jeden Radius eine andere Brennweite hat, wie würdest du den Effekt nennen? Ich zähl den einfach bei Unschärfe mit dazu, da man dadurch schließlich nur für einen Radius scharfstellen kann, und das Licht, das wo anders durch die Linse geht automatisch ein Unscharfes Bild liefert.

Unsaubere Geometrie ist natürlich schlimmer als eine genau sphärische Linse, da du bei der sphärischen Linse durch verkleinerung der Blende gegen den Fehler angehen kannst. Die Formungenauigkeit einer Sammellinse kann man selbst sehen, wenn man sie wie eine Lupe benützt und sehr stark vergrößert (Gegenstandsentfernung müsste dann knapp kleiner sein als die Brennweite).

Beugung tritt natürlich gleichermaßen am Linsenrand und am Rand einer Scheibe auf. Du könntest einen Laserpointer nehmen und es ausprobieren. Man könnte den Effekt einer Absolut planaren Scheibe der Dicke >0 aber vielleicht besser als verschlechterte Konvergenz bezeichnen (Die verschiedenen Farben des selben Gegenstandspunktes treffen dann nicht mehr den gleichen Bildpunkt).

@Hellinger

Wie kann man mit mehr Linsensystemen weniger Beugung erreichen? Wie kann man Beugung überhaupt (nachträglich) reduzieren? Ich würde sagen, dass der einzige Weg ist, möglichst wenige scharfe Kanten in den Lichtweg zu bringen (meint Blenden genauso wie Spiegelhalterungen in Teleskopen etc.). Durch diese unvermeidliche Beugung ist gewöhlich die maximale Vergrößerung vorgegeben (bei der das Beugeugungsplättchen dann gerade noch nicht erkennbar ist). Wird stärker vergrößert, ist jedes Objekt mindestens so groß zu sehen wie das Beugungsplättchen (Beugungsplättchendurchmesser = Winkelauflösungsvermögen).

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Gruß, dachdecker2

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Meromorpher



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Beiträge: 388

Beitrag Meromorpher Verfasst am: 21. Jul 2004 19:59    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe mich zwar nie (zumindest nicht in letzter Zeit) mit Lichtmikroskopen beschäftigt, aber mal ein bisschen mit TEMs, da gibts die gleichen Linsenfehler (und noch ein paar zusätzliche).
Dachdecker2 hat alle wichtigen Fehler (an die ich mich erinnere Augenzwinkern ) aufgezählt. Astigmatismus vielleicht noch, aber den kann man zu "Abweichungen von der soll-Form" zählen.. Diese Fehler beschränken alle das Auflösevermögen. Der Zahnarzt hat aber glaube ich etwas anderes gemeint (deshalb auch die Frage mit dem Fensterglas, das ja nichts mit "Auflösevermögen" zu tun hat): Warum ein Objekt, das man scharf auflösen könnte bei falscher Linseneinstellung ("Je nach Abstand zum Objekt und zur Porjektionsfläche. ") unscharf erscheint?
Das liegt afaik einfach daran, dass die Bildebene nicht auf die Netzhaut (der letzte Brennpunkt nicht in der Zerstreuungslinse vor dem Auge liegt oder so), sondern davor oder dahinter projeziert wird. Wenn man die Linsengeometrie ändert kann man Brennpunkte, Bild- und Beugungsebenen verschieben und so das Bild besser (oder schelchter) ins Auge projezieren.
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