Apertur: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 14. Oktober 2021, 19:17 Uhr

Auswirkung verschiedener Blendenöffnungen

Apertur (A) oder Öffnungsweite bezeichnet in der Optik die freie Öffnung oder deren Durchmesser, durch welche die Lichtstrahlen ausgesendet oder empfangen werden. Das bestimmende Bauteil wird Aperturblende genannt und ist in der Fotografie oft verstellbar, siehe Blendenzahl. Das objektseitige Bild der Apertur wird Eintrittspupille genannt, das bildseitige Austrittspupille.

Wegen der Wellenbeugung hängt die Winkelauflösung vom Durchmesser im Verhältnis zur Wellenlänge der verwendeten Strahlung ab. So hat eine Radarantenne vom 1000-fachen Durchmesser der Pupille nur ein Zehntel des Auflösungsvermögens, weil die Wellenlänge des Radars 10.000-mal so groß ist wie die des sichtbaren Lichts (für die quantitative Beziehung siehe Rayleigh-Kriterium).

Durch kohärente Überlagerung lassen sich mehrere Aperturen auflösungssteigernd kombinieren, für Beispiele im optischen Bereich siehe die Kategorie Interferometrisches Teleskop. Durch die im Radiofrequenzbereich gegebene Möglichkeit kohärenter Signalverarbeitung lassen sich auch weit entfernte Aperturen kombinieren, siehe Langbasisinterferometrie, und aus dem Signal einer gegenüber einem starren Objekt bewegten Antenne eine synthetische Apertur berechnen.

Die Fläche der Apertur (z. B. einer Flächenantenne oder eines Teleskops) bestimmt die aus einer ebenen Welle aufgenommene Leistung. Diese verteilt sich bei einer abbildenden Optik auf die Fläche des Bildes, dessen Größe mit der Brennweite zunimmt, sodass das Verhältnis Aperturdurchmesser/Brennweite als Lichtstärke des Objektivs bezeichnet wird. Dass bei formal gleicher Lichtstärke eine Handykamera bei schwachen Lichtverhältnissen einer größeren Kamera unterlegen ist, liegt vor allem daran, dass sie durch die kleinere Fläche der Apertur weniger Licht einfangen kann.

Dieses Verhältnis, genauer: die numerische Apertur, bestimmt auch die räumliche Auflösung einer fokussierenden Optik, etwa eines Mikroskops, im Verhältnis zur Wellenlänge.

Siehe auch

Irisblende

Literatur

Eugene Hecht: Optik. 4. Auflage. Oldenbourg, München 2005, ISBN 3-486-27359-0.
Bruno P. Kremer, Horst Bannwarth: Einführung in die Laborpraxis, Basiskompetenzen für Laborneulinge. 4., bearbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin 2018, S. 199–200.

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-{{Begriffsklärungshinweis}}
+{{Dieser Artikel|behandelt die Öffnung einer Optik. Für weitere Bedeutungen siehe [[Apertur (Begriffsklärung)]]}}
-'''Apertur''' oder '''Öffnungsweite''' bezeichnet in der [[Optik]] die freie Öffnung oder deren Durchmesser, durch welche die Lichtstrahlen ausgesendet oder empfangen werden. Analog dazu in der [[Antennentechnik]] ein [[Aperturstrahler]] und dessen Öffnungsweite, der zur gerichteten Aussendung oder Empfang von Radiowellen dient. Das bestimmende Bauteil wird [[Aperturblende]] genannt und ist in der Fotografie oft verstellbar, siehe [[fotografische Blende]] / [[Blendenzahl]].
-Wegen der [[Beugung (Physik)|Wellenbeugung]] hängt die [[Auflösungsvermögen|Winkelauflösung]] vom Durchmesser im Verhältnis zur [[Wellenlänge]] der verwendeten Strahlung ab. So hat eine [[Radarantenne]] vom 1000-fachen Durchmesser der [[Pupille]] nur ein Zehntel des Auflösungsvermögens, weil die Wellenlänge des Radars 10.000-mal so groß ist wie die des sichtbaren Lichts (für die quantitative Beziehung siehe [[Rayleigh-Kriterium]]). Durch [[Interferenz (Physik)|kohärente Überlagerung]] lassen sich mehrere Aperturen auflösungssteigernd kombinieren, für Beispiele im optischen Bereich siehe die Kategorie [[:Kategorie:Interferometrisches Teleskop|Interferometrisches Teleskop]]. Durch die im Radiofrequenzbereich gegebene Möglichkeit kohärenter Signalverarbeitung lassen sich auch weit entfernte Aperturen kombinieren, siehe [[Very Long Baseline Interferometry|Langbasisinterferometrie]], und aus dem Signal einer gegenüber einem starren Objekt bewegten Antenne eine [[Synthetic Aperture Radar|synthetische Apertur]] berechnen.
+[[Datei:18-04-14-verschiedene-Blendenöffnungen RRK3509-3510.jpg|mini|hochkant=1.4|Auswirkung verschiedener Blendenöffnungen]]
+'''Apertur'''&nbsp;(A) oder '''Öffnungsweite''' bezeichnet in der [[Optik]] die freie Öffnung oder deren Durchmesser, durch welche die Lichtstrahlen ausgesendet oder empfangen werden.  Das bestimmende Bauteil wird [[Blende (Optik) #Aperturblende|Aperturblende]] genannt und ist in der Fotografie oft verstellbar, siehe [[Blendenzahl]]. Das objektseitige Bild der Apertur wird '''[[Eintrittspupille]]''' genannt, das bildseitige '''[[Austrittspupille]]'''.
-Die Fläche der Apertur (z.&nbsp;B. einer [[Flächenantenne]] oder eines [[Teleskop]]s) bestimmt die aus einer ebenen Welle aufgenommene [[Leistung (Physik)|Leistung]]. Diese verteilt sich bei einer abbildenden Optik auf die Fläche des Bildes, dessen Größe mit der [[Brennweite]] zunimmt, sodass das Verhältnis [[Öffnungsverhältnis|Aperturdurchmesser:Brennweite]] als ''Lichtstärke'' des [[Objektiv (Optik)|Objektivs]] bezeichnet wird. Dass bei formal gleicher Lichtstärke eine Handykamera bei schwachen Lichtverhältnissen einer größeren Kamera unterlegen ist, liegt vor allem daran, dass sie durch die kleinere Fläche der Apertur weniger Licht einfangen kann.
+Wegen der [[Beugung (Physik)|Wellenbeugung]] hängt die [[Auflösungsvermögen|Winkelauflösung]] vom Durchmesser im Verhältnis zur [[Wellenlänge]] der verwendeten Strahlung ab. So hat eine [[Radarantenne]] vom 1000-fachen Durchmesser der [[Pupille]] nur ein Zehntel des Auflösungsvermögens, weil die Wellenlänge des Radars 10.000-mal so groß ist wie die des sichtbaren Lichts (für die quantitative Beziehung siehe [[Rayleigh-Kriterium]]).
-Dieses Verhältnis, genauer: die [[Numerische Apertur]], bestimmt auch die räumliche Auflösung einer fokussierenden Optik, etwa eines [[Mikroskop]]s, im Verhältnis zur Wellenlänge.
+Durch [[Interferenz (Physik)|kohärente Überlagerung]] lassen sich mehrere Aperturen auflösungssteigernd kombinieren, für Beispiele im optischen Bereich siehe die [[:Kategorie:Interferometrisches Teleskop|Kategorie Interferometrisches Teleskop]]. Durch die im [[Radiofrequenz]]bereich gegebene Möglichkeit [[Kohärenz (Physik)|kohärenter]] [[Signalverarbeitung]] lassen sich auch weit entfernte Aperturen kombinieren, siehe [[Very Long Baseline Interferometry|Langbasisinterferometrie]], und aus dem Signal einer gegenüber einem starren Objekt bewegten Antenne eine [[synthetische Apertur]] berechnen.
+Die Fläche der Apertur (z.&nbsp;B. einer [[Flächenantenne]] oder eines [[Teleskop]]s) bestimmt die aus einer [[Ebene Welle|ebenen Welle]] aufgenommene [[Leistung (Physik)|Leistung]]. Diese verteilt sich bei einer abbildenden Optik auf die Fläche des Bildes, dessen Größe mit der [[Brennweite]] zunimmt, sodass das Verhältnis Aperturdurchmesser/Brennweite als [[Lichtstärke (Fotografie)|Lichtstärke]] des [[Objektiv (Optik)|Objektivs]] bezeichnet wird. Dass bei formal gleicher Lichtstärke eine Handykamera bei schwachen Lichtverhältnissen einer größeren Kamera unterlegen ist, liegt vor allem daran, dass sie durch die kleinere Fläche der Apertur weniger Licht einfangen kann.
+Dieses Verhältnis, genauer: die [[numerische Apertur]], bestimmt auch die räumliche Auflösung einer fokussierenden Optik, etwa eines [[Mikroskop]]s, im Verhältnis zur Wellenlänge.
+== Siehe auch ==
+* [[Irisblende]]
 == Literatur ==
-* Eugene Hecht: ''Optik'', Oldenbourg, 4. Auflage 2005, ISBN 3-486-27359-0
+* Eugene Hecht: ''Optik.'' 4. Auflage. Oldenbourg, München 2005, ISBN 3-486-27359-0.
+* Bruno P. Kremer, Horst Bannwarth: ''Einführung in die Laborpraxis, Basiskompetenzen für Laborneulinge.'' 4., bearbeitete und erweiterte Auflage. Springer, Berlin 2018, S. 199–200.
 [[Kategorie:Optik]]
 [[Kategorie:Technische Optik]]