Licht aus der Sicht des Fotografen
Definition
Licht ist wirklich eines der letzten Mysterien unserer Tage.
Die Tatsache des Welle-Teilchen-Dualismus ändert da nichts daran.
Für den Physiker definiert sich Licht nämlich sowohl als elektromagnetische Welle, als auch als Teilchen ohne Ruhemasse (=Photon).
Für den Menschen ist Licht ganz einfach der sichtbare Teil der elektromagnetischen Strahlung, somit der Bereich zwischen 380 und 780nm.
Eine exakte Grenze kann aber aufgrund der nachlassenden Empfindlichkeit unseres Auges in den Endbereichen des Farbspektrums nicht angegeben werden.
Und für den Fotografen sind neben der sichtbaren Strahlung noch weitere Wellenlängen von großer Bedeutung:
- unterhalb von 380nm das ultraviolette Licht
- oberhalb von 780nm das infrarote Licht
- und unterhalb von 1nm die Röntgenstrahlung
Auch diese, für uns nicht mehr sichtbaren Wellenlängen, können nämlich bildwirksam werden, also sich unerwünscht bei der Aufnahme abzeichnen, oder am Film partielle Unschärfen hervorrufen und eventuell sogar gradationsverflachend wirken.
Farben
Spätestens beim sommerlichen Regenbogen, der das weiße Licht in seine Spektralfarben zerlegt, wird uns die Existenz der verschiedenen Wellenlängen bewusst.
Durch die Zapfen in der Netzhaut gelingt es, einzelne Wellenlängen und somit Farben wahrzunehmen und zu unterscheiden.
Möglich wird dies, weil unterschiedliche Farbspektren in den Pigmenten der Zapfen absorbiert werden.
Wir sehen also nicht eine bestimmte Farbe, sondern nur das Teil-Spektrum, das nicht absorbiert wurde.
Die mengenmäßig weitaus zahlreicher vertretenen Stäbchen dienen lediglich der Hell-/Dunkel-Differenzierung.
Eine praktische Anwendung für die nachlassende Empfindlichkeit unseres Auges im Randbereich des sichtbaren Spektrums findet sich in der Beleuchtungstechnik:
Da Rotlicht die Dunkeladaption des Auges kaum stört, kommt es neben dem filmwirksamen Einsatz in U-Booten auch in den Armaturen von Autos und anderen elektronischen Gerätschaften vor.
Bei Kameras gibt es diese Funktion meines Wissens noch nicht.
Natürliches und Künstliches Licht
Natürliches Licht stammt von einer in der Natur vorkommenden Lichtquelle, ist in der Regel also Folge der Kernfusion in einer Sonne (auch der Mond reflektiert lediglich Sonnenlicht).
Weiters bedeutsam für den Fotografen sind in der Natur vorkommende Lichtquellen und Selbstleuchter, die sichtbares Licht emittieren: Blitz, Feuer, verschiedene Tiere, Nordlicht (aurora borealis) und Südlicht (aurora australis), Lava, Meteore und Kometen, etc.
Kunstlicht existiert grundsätzlich in zwei Formen, als kontinuierliches und als diskontinuierliches Licht, also je nachdem ob ein zusammenhängendes Emissionsspektrum vorliegt oder nicht.
Der Prototyp für die erste Variante ist die Glühbirne, für die zweite Variante ist es die Gasentladungsröhre einer Leuchtstoffröhre oder eines Blitzlichtes.
Für den Fotografen stellen sich je nach Lichtquelle folgende Fragen:
- Welche Farbtemperatur hat/haben die Lichtquelle/n und erzeugen sie vielleicht einen nicht zu beseitigenden Farbstich?
- Reicht die Intensität aus, um sicher eine verwacklungsfreie Belichtung zu erhalten?
- Welche Veränderung in der Farbwiedergabe bewirkt eine Lichtquelle mit einem diskontinuierlichen Spektrum?
Grundsätzlich gilt:
ad 1.)
Lichtquellen mit verschiedenen Farbtemperaturen sind auf analogem Film nicht ausfilterbar, es gilt ein "entweder - oder".
Durch den automatischen Weißabgleich des Chips gelingt es besser die verschiedenen Farbtemperaturen in einer Aufnahme anzugleichen.
ad 2.)
Licht nimmt bekanntlich mit dem Quadrat der Entfernung ab, was nichts anderes bedeutet, als dass bei doppelter Brennweite nur mehr ein Viertel der Lichtintensität zur Verfügung steht.
Praktisch bedeutend ist dies für die Leitzahl und somit für die Grenzreichweite des Blitzes.
ad 3.)
Es kann zu einer verminderten Empfindlichkeit und allenfalls zu einer Fehlbelichtung kommen, da die Sensibilisierung sowohl von Film, als auch von digitalen Sensoren auf Normlicht angegeben ist. Außerdem sind Verschiebungen in der Farbwiedergabe des Motivs unvermeidbar.
Grundlagen der Optik
Reflexion
Treffen Lichtstrahlen in einem bestimmten Winkel auf eine ebene Fläche, werden sie wieder zurückgeworfen, wobei der Einfallswinkel gemessen zur Senkrechten auf diese Fläche gleich dem Ausfallswinkel ist.
Refraktion
Tritt ein Lichtstrahl schräg von einem optischen Medium in ein anderes ein, erfährt er eine Ablenkung der Richtung.
Die
Richtungsänderung erfolgt zum Lot, wenn das Medium optisch dichter ist und weg vom Lot, wenn es optisch dünner ist.
Trifft der Lichtstrahl senkrecht auf die Grenzfläche, erfolgt keine Richtungsänderung.
Brechzahl
Die Brechzahl "n" ist definiert als Lichtgeschwindigkeit im Vakuum durch die Lichtgeschwindigkeit im Medium.
Weiters ist sie auch abhängig von der Wellenlänge des Lichts.
Grenzwinkel
Der Winkel, an dem ein auf eine Fläche auftreffender Lichtstrahl nicht vollständig reflektiert wird, sondern erstmalig im Medium gebrochen wird.
Brechung durch Optische Linsen
An einer Linse erfährt ein Lichtstrahl eine zweimalige Brechung:
an der ersten Grenzfläche Luft/Glas zum Lot, an der zweiten Grenzfläche Glas/Luft weg vom Lot.
Je nach Wölbung der Linsenoberfläche erfährt das Licht also eine Bündelung oder Zerstreuung.
Brechkraft
Die Brechkraft in Dioptrien wird ermittelt durch den reziproken Wert der Brennweite in Metern.
Optische Hauptstrahlen
Ein Lichtstrahl, der durch die optische Achse der Linse verläuft, erfährt keine Ablenkung.
Ein Lichtstrahl, der parallel zur optischen Achse verläuft, erfährt bei einer konvexen Linse eine Ablenkung durch den Brennpunkt F (bzw. F' bei einer konkaven Linse).
Ein Lichtstrahl, der durch den Brennpunkt verläuft, verläuft nach dem Austritt parallel zur optischen Achse.