Linsensysteme wie der Fotoapparat

Die meisten optischen Geräte bestehen aus mehreren Linsen, die miteinander kombiniert sind. Den Brechwert eines Linsensystemes erhält man, indem man die Brechwerte der einzelnen verwendeten Linsen addiert. Wird zum Beispiel eine Konvexlinse mit dem Brechwert 3dpt mit einer Konkavlinse mit dem Brechwert -2dpt kombiniert, so ist der Brechwert des Linsensystems 3dpt – 2dpt = 1dpt.
Unsere Augenlinse ist eine Sammellinse. Wenn sie nicht richtig funktioniert, weil sie zu stark oder zu schwach ist, kann sie mit einer Sammellinse bzw. einer Zerstreuungslinse kombiniert werden, um den Fehler auszugleichen (Brille).

Der Fotoapparat
Auch der Fotoapparat ist ein Linsensystem. Dieses wird bei jedem Foto so eingestellt, dass die feste Bildweite (der Film ist immer gleich weit von der Linse entfernt) an die variable Gegenstandsweite angepasst wird. Daher ist nur der Teil des Bildes scharf, dessen Gegenstandspunkte in der eingestellten Gegenstandsweite waren. Je größer der Bereich ist, der scharf dargestellt wird, desto größer ist die Tiefenschärfe des Fotoapparates.

Ein normales Objektiv hat eine Brennweite von 5cm. Bei Objektiven mit einer größeren Brennweite ist auch das erzeugte Bild entsprechend größer.

Die Blende ist eine verstellbare Öffnung, mit der die Lichtmenge geregelt werden kann, die auf den Film fällt. Je größer die Lichtmenge (= die Blendenöffnung), desto kleiner die Tiefenschärfe. Der Durchmesser der Blendenöffnung wird mit d bezeichnet.
Der Verschluss regelt die Belichtungszeit T. In dieser Zeit wird er geöffnet und lässt Licht durch die Blende auf den Film fallen. Die Belichtungszeit muss der gegebenen Blendenöffnung und Umgebungshelligkeit, sowie der Empfindlichkeit des Films angepasst werden.

Alle Blenden- und Belichtungszeiteinstellungen sind international nach der Formel T=(f/d)² in Kameras eingebaut. Brennweite f und Blendendurchmesser d kann man messen, der Quotient aus beiden (f/d) heißt Blendenzahl (k). Sie wird so gewählt, dass sich T bei schrittweiser Blendenzahlvergrößerung immer verdoppelt:

k 1,0 1,4 2,0 2,8 4,0 5,6 8,0 11 16
T 1 2 4 8 16 32 64 128 256