Technik to go: Physik des Lichts
In der letzten Ausgabe hatten wir einen Blick auf die Farben des Lichts geworfen. Dieses Mal geht es um die Lichtstärke.
❱ Lichtstärke
Neben der spektralen Zusammensetzung ist die Menge des vorhandenen Lichts der entscheidende Faktor. Die Amplitude – also der Ausschlag der Welle – beschreibt die Helligkeit. Je weiter die Welle ausholt, desto heller erscheint uns das Licht. Dem Sensor liefern wir immer die optimale Lichtmenge, indem wir Blende, Verschlusszeit und Empfindlichkeit (ISOWert) variieren. Um die Lichtintensität in Zahlen packen zu können, gibt es in der Physik eine Reihe von Messgrößen. Die Lichtmenge Q setzt sich zusammen aus der Zahl der abgegebenen Lichtteilchen (Lichtstrom Φ, gemessen in Lumen) und der Dauer der Lichtabgabe (t, gemessen in Sekunden).
Q = Φ • t
Die Lichtstärke I (gemessen in Candela) beschreibt die Leuchtkraft als Quotient aus Lichtstrom und Abstrahlwinkel (Ω)
I = Φ/Ω
Die Leuchtdichte L schließlich (gemessen in Candela/ Quadratmeter) erfasst, wie viel Licht die angestrahlte Fläche reflektiert. Diese Messgröße erfasst der Belichtungsmesser der Kamera. Unter Fotografen hat es sich eingebürgert, die Lichtintensität gleich als Kombination von Blende und Verschlusszeit anzugeben. Das ist physikalisch nicht genau, dafür umso praktischer. Die Intensität jeder Lichtquelle wird mit zunehmendem Abstand kleiner – und zwar im Quadrat. Das heißt: Ausgehend von einer punktförmigen Lichtquelle wird bei doppeltem Abstand die vierfache Fläche ausgeleuchtet – entsprechend kommt pro Flächeneinheit nur noch ein Viertel der Lichtmenge an. Das merken wir schnell, wenn wir mit dem Blitz fotografieren, wo nur der Vordergrund sauber ausgeleuchtet wird. Grundsätzlich gilt das auch für Sonnenlicht. Nur weil die Sonne im Vergleich zu unseren bescheidenen Entfernungen auf der Erde unendlich weit weg ist, scheint ihre Intensität überall gleich zu sein.