Beugung

Treffen Lichtwellen auf undurchsichtige Hindernisse (beispielsweise Objektivblenden von Kameras), wird das Licht gebeugt. Beugung bedeutet dabei, dass das Licht aufgrund des Hindernisses von seiner ursprünglichen in eine andere Richtung abgelenkt wird.

Grundsätzlich entsteht Beugung bei allen optischen Geräten, da das Licht durch den begrenzten Zugang dieser Geräte in dessen Verlauf eingeschränkt wird. Die Beugung des Lichts wird aber nicht durch das Hindernis an sich hervorgerufen, sondern durch das Fehlen des Lichts dahinter. Das Licht kann sich nicht mehr linear ausbreiten und die gebeugten treffen auf die nicht gebeugten Lichtwellen und interferieren mit diesen.

Für die Fotografie bedeutet dies, dass das Licht auf falsche Bereiche des Bildes trifft. Anstelle von Bildpunkten entstehen auf dem Sensor der Kamera Kreisflächen mit Ringen, sogenannte Scheibchen, die durch die Überlagerung der Lichtwellen hervorgerufen werden. Auf einem Bild äussert sich dieses Phänomen durch einen hellen Kreis in der Mitte, mit nach aussen immer heller werdenden, in ihrer Intensität abnehmenden, Ringen.

Durch die Beugungsscheibchen wird das Bild unscharf. Diese Beugungsunschärfe entsteht bei allen Objektivblenden und muss in Kauf genommen werden. Der Beugungseffekt ist allerdings nicht immer dramatisch und ist abhängig von der Öffnungsweite der Blende. Als Faustregel gilt: Je grösser die Blendenzahl (d.h. je kleiner die Blende), desto unschärfer wird das Bild, da sich der Anteil des gebeugten Lichts am Bild erhöht. Gleichzeitig verringert sich der Anteil des linear verlaufenden Lichts. Die Beugungsscheibchen werden immer grösser und das Bild folglich unschärfer.

Zu starkes Abblenden macht sich bei Kameras deswegen schnell negativ bemerkbar. Zwar ist Abblenden zur Verbesserung der Schärfentiefe (beispielsweise in der Makrofotografie) notwendig, ab einer bestimmten Blendenzahl verschlechtert sich die Schärfe aber wieder. Daher stehen Fotografen in einem ständigen Konflikt zwischen Schärfentiefe und Beugungsschärfe.

Ab wann eine maximale Blende einer Kamera erreicht ist, ergibt sich – je nach Kameratyp – aus der Pixelanzahl und der Sensorgrösse. Je grösser die Pixel sind, desto später macht sich der Beugungseffekt bemerkbar. Dies bedeutet aber nicht, dass eine hohe Pixelanzahl gleichzeitig mit einer geringeren Beugungsunschärfe einhergeht. Entscheidend ist die Sensorgrösse der Kamera, also die Fläche, auf der sich die Pixel verteilen. Bei gleicher Pixelanzahl führt ein kleiner Sensor im Vergleich zu einem grossen Sensor zu deutlich kleineren Pixeln und damit zu einer grösseren Beugungsunschärfe. Dadurch wird ersichtlich, weshalb die Sensorgrösse (und nicht allein die Anzahl der Pixel) ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Qualität einer Kamera ist.

Bei kleinen Kameras, die heute meist eine hohe Pixelanzahl besitzen, sollte deshalb eher auf das Abblenden verzichtet werden.