Beugung, Diffraction, Diffraktion

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Die Beugung (Diffraktion) ist eines der oft diskutierten, aber am wenigsten verstandenen Themen.

Hier erfahren Sie einiges über die hinter der Beugung (Diffraktion) stehenden Theorie und deren tatsächlichen Auswirkungen auf die Praxis der Fotografie. Ferner erhalten Sie Tipps, wie man die Wirkung der Beugung (Diffraktion) zumindest einschränken kann.

Das Wissen um die Beugung hilft Ihnen, die richte Ausrüstung auszuwählen und diese optimal einzustellen, um bessere Fotos zu machen.

Wem die hier bereits vereinfachend dargestellte Theorie der Beugung zu kompliziert erscheint, dem sei der Einstieg unten mit den Einflüssen der Beugung auf die Foto-Praxis empfohlen.

Theorie: Physik der Beugung

Einleitung Beugung

Definition Beugung

Fläche mit Durchmesser 200 Fläche mit Durchmesser 100 Fläche mit Durchmesser 50 Fläche mit Durchmesser 25

Vier Blendenöffnungen mit Durchmesser 200, 100, 50, 25 Pixeln. Von Bild zu Bild reduziert sich der Durchmesser (Radius) auf jeweils die Hälfte. Das entspricht Stufen von jeweils 2 Blenden.
Im 1. (größten) Bild beträgt das Verhältnis von Umfang des Kreises zur Fläche 1 zu 50 = 2%.
Im 2. Bild beträgt das Verhältnis von Umfang des Kreises zur Fläche 1 zu 25 = 4%.
Im 3. Bild beträgt das Verhältnis von Umfang des Kreises zur Fläche 1 zu 12,5 = 8%.
Im 4. (kleinsten) Bild beträgt das Verhältnis von Umfang des Kreises zur Fläche 1 zu 6,25 = 16%.
Der Anteil des Umfanges (= gebeugte rote Lichtstrahlen) zur Kreisfläche (ungebeugte gelbe Lichtstrahlen) nimmt ständig zu.
Deshalb nimmt auch die Beugung des Lichtes an der Blende linear zu.

Airy-Scheiben

Durch diese Beugung entstehen aus einem ursprünglich kleinen Lichtpunkt Airy-Scheiben.

Auflösungsfähigkeit

Diese Airy-Scheiben beeinflussen die Auflösungsfähigkeit Ihres Kamera-Systems nachteilig.

Rayleigh Kriterium - Zwei Punkte voneinander unterscheiden können

Es existieren jedoch verschiedene Grenzen der Auflösungsfähigkeit.

Verkomplizierungen

Die Einflüsse der Beugung sind auch nicht so eindeutig und einfach, wie manche Autoren dies immer wieder in ihren kurzen Artikeln behaupten.

Einflussgrößen

Die Beugung wird von folgenden Faktoren beeinflusst:

Wellenlänge

Die Beugung ist für jede Wellenlänge des Lichtes unterschiedlich:

Öffnungsweite / Blende

Pixelgröße und Sensor

Weitere Abhängigkeiten der Beugung

Fehleinschätzungen

Daneben finden sich in der Literatur hartnäckig Fehleinschätzungen, wovon die Beugung angeblich sonst noch abhängen soll:

Beugung berechnen

Objektive, Blende, Blendenzahl, Schärfe, Förderliche Blende

Zum Verständnis und dem korrekten Umgang mit der Beugung sind zahlreiche Fachausdrücke erforderlich.

Gegenmaßnahmen gegen die Effekte der Beugung

Da es sich bei der Beugung um ein Naturgesetzt handelt, nennt man die Fotografie auch ein durch Beugung begrenztes System (Diffraction-limited system). Deshalb setzt man an allen anderen Stellschrauben an.

Offenblende

Durchgehende Blende bei Zooms

Blende verschieben

Pixel vergrößern

Rechenleistung erhöhen

Größere Sensoren

Hochwertige Objektive

Noch mehr Pixel

Ultraviolett-Bereich

Problemfälle - Kompakt- und Bridge-Kameras

Allerdings existieren auch tatsächliche Problemfälle der Beugung.

Beugung bekämpfen

Da es sich um ein physikalisches Phänomen handelt, können andere Hersteller es auch nicht wegzaubern. Ein Hersteller- oder Modell-Wechsel innerhalb derselben Sensor-/Preisklasse führt nicht zum Ziel.

Generell helfen hardware-seitig (also bei der Fotoausrüstung selbst) nur wenige Dinge gegen die Beugungsunschärfe:

Der Rest bleibt momentan noch Zukunftsmusik:

Nachschärfen

Angesichts der hohen Kosten für die Bekämpfung der Beugung auf Seiten der Hardware bieten sich für die meisten Fotografen eher nachträgliche software-seitige Korrekturen an.

Verwechslungen

Nicht selten werden unscharfe Bilder der Beugung zugeschrieben, wobei die Ursachen auf anderen Feldern liegen.

In vielen Fällen ist die Beugung nur dann der tatsächlich begrenzende Schärfe-Faktor, wenn man hochwertige Objektive auf einem stabilen Stativ mit Spiegelvorauslösung verwendet.

Praxiseffekte - Praxistipps

Zugegeben, Beugung ist ein extrem theorielastiges Gebiet. Aber man kann dennoch durchaus brauchbare Daumenregeln für die fotografische Praxis ableiten.

Fazit

Weiterführende Literatur

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