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Fotografie

Lerne, wie eine Kamera arbeitet, wie ein Foto entsteht und wie sich die Fotografie im Laufe der Zeit entwickelt hat. Beginnend bei der Camera Obscura bis hin zu modernen CCD-Chips: Tauche ein in die Welt der Fotografie! Neugierig geworden? Weitere spannende Informationen dazu findest du im nachfolgenden Text.

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Die Autor*innen
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Physik-Team
Fotografie
lernst du in der 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse - 10. Klasse

Fotografie Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Fotografie kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den vereinfachten Strahlengang einer Kamera.

    Tipps

    Überlege zuerst, wo sich Gegenstand und Bild befinden.

    Der Abstand zwischen Objekt und Linse wird auch Gegenstandsweite genannt.

    Lösung

    Du siehst im Bild den vereinfachten Strahlengang. Hier wird angenommen, dass die Kamera nur eine Sammellinse besitzt. Meistens sind es jedoch mehrere Linsen, sodass man mehr Einstellmöglichkeiten hat.

    Geometrisch kann man bei gegebenem Gegenstand und der Entfernung zur Linse alle nötigen Informationen über das Bild bestimmen, indem man sowohl den Mittelpunktstrahl durch die Linse als auch den Parallelstrahl, der danach durch den Brennpunkt verläuft, zeichnet. Der Schnittpunkt der beiden Strahlen ist der Punkt, an dem das Bild scharf zu erkennen ist, wenn dort der Schirm steht bzw. sich an dieser Stelle die Sensoren der Kamera befinden.

    Eigentlich müsste man diese Strahlen auch für den unteren Punkt vom Fernsehturm zeichnen, um herauszufinden, wohin dieser abgebildet wird. Kannst du dir denken, warum dies in diesem Fall nicht nötig ist? Wenn nicht, zeichne die Strahlen ein.

  • Gib wieder, wie man eine Lochkamera selber bauen kann.

    Tipps

    Beginne mit den benötigten Materialien.

    Nutze die Aufgabe als Anleitung und bastel deine eigene Lochkamera.

    Lösung

    Wir beginnen mit den benötigten Materialien. Das sind alles Dinge, die du bei dir zu hause finden kannst. Um das Loch zu stechen eignet sich eine Nadel.

    Baue mit dieser Anleitung deine eigene Kamera.

    Um eine stabilere Kamera zu bauen, kannst du anstelle des eingerollten Papiers auch Papprollen nutzen, die die richtigen Größen besitzen.

    Bei dieser Kamera ist es so, dass du das Bild auf dem Pergamentpapier betrachten kannst.

    Du kannst aber auch eine Kamera bauen, die komplett abgedunkelt ist. In diese kannst du dann in einem dunklen Raum ein Stück chemisches Fotopapier einlegen. Dieses wird dann beim Öffnen des Loches belichtet. Das Fotopapier müsste im Anschluss im Entwicklerbad und im Fixierungsbad entwickelt werden. Erst nach diesen Schritten ist das Bild nicht mehr lichtempfindlich.

  • Erkläre die Einstellmöglichkeiten der Kamera.

    Tipps

    Verbinde zuerst die Begriffe, die dir etwas sagen.

    Lösung

    Bereits bei einer Lochkamera hat man mehrere Einstellmöglichkeiten. Dazu gehören Gegenstandsweite und Bildweite. Durch die Lochgröße kann die Lichtmenge verändert werden, die auf das Bild fällt, wobei ein größeres Loch gleichzeitig die Schärfe verringert, sofern keine Linse verwendet wird.

    Wird hingegen eine Linse verwendet, dann ändert sich durch die Blendenöffnung der Bereich auf die Bildtiefe bezogen, in der das Bild scharf ist. Dadurch kann man den Effekt erzielen, dass ein Gegenstand im Vordergrund scharf und im Hintergrund unscharf ist.

    Auch die Belichtungszeit regelt natürlich die Lichtmenge. Je länger das Loch geöffnet ist, desto mehr Lichtstrahlen fallen auf das Negativ. Optimale Belichtungszeiten kann man berechnen.

    Die Brennweite ermöglicht es, den Ausschnitt des Bildes zu verändern. Man unterscheidet zwischen dem Weitwinkelobjektiv, das eine sehr kurze Brennweite hat und dem Teleobjektiv mit großer Brennweite. Jede Linse hat eine ganz bestimmte Brennweite, daher werden in Kameras meistens mehrer Linsen verwendet, deren Abstand zueinander verändert werden kann. Dadurch lässt sich die Brennweite des Linsensystems ändern.

    Die Bildweite muss so gewählt werden, dass das abzubildende Objekt scharf gestellt ist. Man nennt diesen Vorgang Fokussierung.

  • Gib an, wie ein Dia in einen Diaprojektor eingelegt werden muss, damit das Wort richtig gelesen werden kann.

    Tipps

    Ein Diaprojektor funktioniert prinzipiell genau wie eine einfache Kamera, nur dass der Strahlengang genau umgekehrt ist.

    Erinnere dich daran, wie sich Bild und Gegenstand unterscheiden.

    Lösung

    Ein Diaprojektor funktioniert prinzipiell genau wie eine einfache Kamera, nur dass der Strahlengang genau umgekehrt ist.

    Bei dem Bild einer Kamera ist oben und unten vertauscht, links und rechts sowie vorne und hinten.

    Für die Schrift ist es egal, ob vorne und hinten vertauscht sind, aber sie steht auf dem Kopf und ist spiegelverkehrt, also links und rechts sind vertauscht.

  • Gib an, welche Kameraeinstellung man nachts verwenden sollte, damit man etwas auf dem Bild erkennen kann.

    Tipps

    Erinnere dich an die Bauteile einer Kamera und ihre Funktionsweise.

    Wie sieht der Strahlengang aus?

    Was beeinflusst die Lichtmenge, die auf das Negativ oder die Sensoren fällt?

    Lösung

    Bereits bei einer Lochkamera hat man mehrere Einstellmöglichkeiten.

    Dazu gehören Gegenstandsweite und Bildweite. Durch die Lochgröße kann die Lichtmenge verändert werden, die auf das Bild fällt, wobei ein größeres Loch gleichzeitig die Schärfe verringert, sofern keine Linse verwendet wird.

    Auch die Belichtungszeit regelt natürlich die Lichtmenge. Je länger das Loch geöffnet ist, desto mehr Lichtstrahlen fallen auf das Negativ. Optimale Belichtungszeiten kann man berechnen.

  • Berechne die benötigte Gegenstandsweite, wenn du den 370 m hohen Fernsehturm auf einem 10 cm hohen Bild festhalten möchtest und Linse und Bild einen Abstand von b = 3 cm haben.

    Tipps

    Forme das Abbildungsgesetz nach der gesuchten Größe um:

    Rechne in m oder cm aber verwende nur eine der beiden Einheiten.

    Lösung

    Gegeben: $G=370\,\text{m}, \qquad B=0,1 \,\text{m}, \qquad b=0,03 \,\text{m}$

    Gesucht: g

    Rechnung:

    $\begin{align} \frac g b&= \frac G B && |\cdot b\\ g&= \frac G B \cdot b&& |\text{einsetzen}\\ g&=\frac{370\,\text{m}}{0,1\,\text{m}}\cdot 0,03\,\text{m}=111\,\text{m} \end{align}$

    Du siehst also, dass eine kleinere Bildweite mit darauf abgestimmten Linsen ermöglicht, mit einer viel kleineren Gegenstandsweite auszukommen. Das ermöglicht dir beispielsweise ein Selfie mit dem Handy aufzunehmen.

    Moderne Kameras arbeiten aber mit sehr vielen Linsen, darunter auch Zerstreuungslinsen. Auf diese Weise kompliziert sich zwar die Rechnung, jedoch kann man dadurch noch kompaktere Kameras mit großem optischen Zoom bauen, die zudem Weitwinkelbilder aufnehmen können.