Was ist Beugung? Wie wirkt sie sich aus?
Was ist Beugung?
Licht wird an den Blendenkanten des Objektivs aus seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung in eine andere gebeugt. Die Blendenkante lenkt das Licht ab in eine andere Richtung. Lichtstrahlen, die am Blendenrand, der Blendenkante, gebeugt werden (Randstrahlen) eines Gegenstandspunkts laufen nicht auf den Bildpunkt zu, sondern woanders hin. Anstelle eines Bildpunkts entsteht ein Scheibchen. Es ist von hellen und dunklen Ringen (wenig/kein Licht) umgeben. Mehr Informationen über die Beugung finden Sie in Physikbüchern in den Kapiteln Optik oder Licht.
Je kleiner die Blende ist (größere Blendenzahl), desto größer ist der Anteil der gebeugten Strahlen am Gesamtbild. Bei kleinen Blenden wirkt sich die Beugung deshalb stärker aus.
Wie wirkt sich Beugung aus?
Das Bild wird unschärfer. Zur Demonstration habe ich ein Fliegenbein mit einem Lupenobjektiv durch ein Mikroskop fotografiert. Das erste Bild entstand bei Blende 2,5, das zweite bei Blende 16. Bei Blende 16 ist der gebeugte Anteil am Licht so groß, dass das Fliegenbein merklich unschärfer ist, als bei Blende 2,5. Die Unterschiede sind mit bloßem Auge beim Blick durchs Mikroskop zu erkennen.
Abbildung 1: Beugung bei Blende 2,5. Am Lupenobjektiv war Blende 2,5 eingestellt. Dieses Foto eines Fliegenbeins ist schärfer als das mit Blende 16 aufgenommene.
Abbildung 2: Beugung bei Blende 16. Am Lupenobjektiv war Blende 16 eingestellt. Dieses Foto ist unschärfer als das mit Blende 2,5 aufgenommene. Die Beinhaare, noch gut zu erkennen bei Blende 2,5, sind hier kaum noch auszumachen. Die Krallen haben keine Details mehr.
Konsequenzen
Wenn es die Schärfentiefe nicht unbedingt erfordert, sollte man keine kleinen Blenden einstellen: Nicht kleiner als Blende 8 bis 11 bei Vollformat/Kleinbild und bei Micro Four Thirds nicht kleiner als 5,6 bis 8. Allgemein gilt: Je kleiner der Sensor, bei desto größeren Blenden verschlechtert die Beugung die Bildschärfe.
Exkurs: Anteil der Randstrahlen berechnen
Die Blende soll hier als Kreis betrachtet werden. Dann ist der Umfang (Randstrahlen) zwei mal Radius (r) mal Pi (π ≈ 3,14) und die Fläche (Nicht-Randstrahlen) Radius zum Quadrat mal Pi (Streng genommen enthält die Fläche den Rand). Der Anteil der Randstrahlen ist der Umfang durch die Fläche: (2rπ)/(r2π). Der Bruch lässt sich kürzen mit rπ → 2/r.
Anteil der Randstrahlen = 2/Blendenradius
Hiermit ist mathematisch bestätigt: Je größer der Blendenradius und damit die Blende, desto geringer ist der Anteil der Randstrahlen, denn je größer die Zahl ist, durch die 2 geteilt wird, desto kleiner ist das Ergebnis.
Die Formel zeigt auch: Die Änderung des Randstrahlen-Anteils ist umgekehrt proportional zur Änderung des Blendenradius. Da der Blendendurchmesser 2 mal der Radius ist, gilt das Gleiche auch für diesen. Ist der Radius / die Blende 4 mal größer (und damit die Blendenzahl 4 mal kleiner), so ist der Anteil der Randstrahlen nur noch 1/4 des vorherigen Anteils. Ist der Radius 10 mal größer, ist der Randstrahlen-Anteil nur noch 1/10.
Da bei gleicher Brennweite die Blendenzahl (-Kennziffer) umgekehrt proportional zum Blendenradius ist, gilt auch: Bei gleicher Brennweite ist die Änderung des Randstrahlen-Anteils direkt proportional zur Änderung der Blendenzahl. Die doppelte Blendenzahl hat bei gleicher Brennweite einen doppelt so großen Anteil an Randstrahlen zur Folge. Blende 8 hat einen doppelt so großen Randstrahlenanteil wie Blende 4.
, Moos, 07.08.1998
Letzte Bearbeitung: 31.05.2018.