Archiv ‘Bilder’ Kategorie

Paramagnetischer Sauerstoff
bei der Nacht der Wissenschaftskultur in Duisburg

Sunday, 26.09.2010
Flüssiger Wasserstoff fließt an einem Magneten vorbei.

Flüssiger Sauerstoff fließt an einem Magneten vorbei.

Ein Besuch bei der Nacht der Wissenschaftskultur zeigt Experimente hautnah, die man sonst nicht macht. Hier wurde mit einfachsten Mitteln Sauerstoff aus einer Gasflasche in einer dünnen Röhre durch flüssigen Stickstoff geleitet. Der Sauerstoff fließt wie aus einem kleinen Wasserhahn. Der Magnet links zieht den Sauerstoff an, da dieser paramagnetisch ist.

Paramagnetischer Sauerstoff
bei der Nacht der Wissenschaftskultur in Duisburg

Doppelregenbogen über den Dächern von Duisburg

Sunday, 19.09.2010
[Der äußere Regenbogen ist hat die rote Farbe inne, der normale außen.

Der äußere Regenbogen hat die rote Farbe inne, der normale außen.

Es hat leider ein paar Minuten gedauert, bis die Kamera zur Hand war. Dennoch ein gut sichtbarer Doppelregenbogen. In der Wikipedia wird die Brechung und Reflexion an den Regentropfen gut erläutert.

Wie schnell ist der Rotor eines Hubschraubers?

Tuesday, 16.02.2010

Bei einer Belichtungszeit von 1/100s und einem Rotordurchmesser von 11m entnimmt man ca. 220m/s für die Rotorspitzen.


Man liest häufig, dass die Rotorspitzen eines Hubschraubers Überschallgeschwindigkeit (über 340m/s) erreichen. Im Schwebeflug ist das bei diesem Hubschrauber nicht der Fall. Der Hubschraubertyp Eurocopter BK117-C1 hat einen Rotordurchmesser von 11m. Während der Belichtungzeit von 1/100s haben sich die Spitzen ca. 2,2m bewegt. Der Rotor bewegt sich mit ca. 220m/s und dreht sich knapp 7 mal pro Sekunde.

Foto einer Mondkorona

Saturday, 6.02.2010
Foto einer Korona, die durch Beugung entsteht

Foto einer Korona, die durch Beugung entsteht

Dieses Foto zeigt einen Ring, der wie ein Regenbogen aussieht. Es ist eine Korona, die durch Beugung des Mondlichtes an Wassertropfen der Wolken entsteht. Im Gegensatz hierzu entsteht ein Regenbogen durch Brechung.

Wie schnell fällt Schnee?

Sunday, 3.01.2010
Schneefall durch eine Laterne beleuchtet

Schneefall durch eine Laterne beleuchtet

Dieses Foto wurde mit 1/10 s belichtet. Die einzelnen Schneeflocken fliegen ca. 15cm in dieser Zeit, die Geschwindigkeit beträgt also ca. 1,5m/s oder etwa 5km/h. Größere Schneeflocken fallen natürlich viel langsamer. In der Vergrößerung links oben sieht man deutlich, dass die Bewegung gestückelt aussieht. Das liegt daran, dass die Laterne 100 mal pro Sekunde leuchtet (100Hz), während der Belichtungszeit wird die Schneeflocke daher 10 mal beleuchtet. Im Gegensatz zum Kreidestück fällt eine Schneeflocke aufgrund des Luftwiderstandes gleichmäßig. Ein Regentropfen  fällt viel schneller.

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Beugungsbegrenzung bei der Digitalkamera

Tuesday, 24.11.2009

Die Auflösung eines Objektivs ist beubungsbegrenzt von der Blende abhängig.

Die Auflösung eines Objektivs ist beubungsbegrenzt von der Blende abhängig.

In dem Bild sieht man kleine Ausschnitte (ca. 100 Pixel breit) eines Fotos, dass mit einem 50mm Objektiv aus 5m Entfernung von einem Laptop Bildschirm aufgenommen wurde. Man sieht deutliche Unschärfe bei den größeren Blendenzahlen (22). Die niedrigere Qualität bei der Blende 1,8 liegt an anderen Abbildungsfehlern.

Aufgrund der Beugungsbegrenzung kann man den Durchmesser eines Bildpunktes d=2,44·?·B, bei der Blendenzahl B und der Wellenlänge ?, bestimmen. Mit einem typischen Wert ?=555nm erhält man d=B·1,3 ?m. Die typische Pixelgröße heutiger digitaler Spiegelreflexkameras liegt bei ca. 5?m, so dass man schon bei Blende 4 die theoretische Grenze erreicht. Digitale Kompaktkameras haben teilweise deutlich kleinere Pixelgrößen, da sie mit kleineren Bildsensoren arbeiten.

ISS Foto, der 2. Versuch

Saturday, 21.11.2009
Mit einem einfachen 200€ Spiegelteleskop wurde die ISS fotografiert. Rechts das Originalfoto, links nachgeschärft.

Mit einem einfachen 200€ Spiegelteleskop wurde die ISS fotografiert. Rechts das Originalfoto, links nachgeschärft.

Nachdem beim 1. Versuch die ISS nur zu erahnen war, wurde jetzt ein einfaches Teleskop mit 1m Brennweite verwendet, und der Sensor der Digitalkamera direkt in den Fokus justiert. Das Originalfoto rechts zeigt die mangelhafte Qualität des Spiegels, das Nachschärfen mit GIMP brachte aber dennoch einige Details hervor. Die Spiegelmängel scheinen eine Gaußverteilung aufzuweisen. Unten ist vermutlich das angedockte Spaceshuttle zu sehen. Zu dem Zeitpunkt gab es Außenarbeiten von zwei Astronauten, aber um die Astronauten zu sehen, braucht man doch ein erheblich besseres Teleskop. Vermutlich hätte kann die NASA vom Boden aus die Astronauten auflösen. [/lang_de]

Streuung des Licht an der Atmosphäre

Sunday, 1.11.2009
Unterschiedliche Wellenlängen werden unterschiedlich gestreut

Unterschiedliche Wellenlängen werden unterschiedlich gestreut

Ein Blick auf den Abendhimmel zeigt alle Himmelsfarben, vom Abendrot bis zum Blau des Himmels. Der Grund dafür liegt in der unterschiedlichen Streuung von unterschiedlichen Wellenlängen. Kurze Wellenlängen werden stark gestreut, daher überwiegt das blaue Licht oben am Himmel (in großem Winkel von der Lichtquelle). Direkt über dem Horizont überwiegt aus dem selben Grund das rote Licht, da das blaue Licht aus der "Strahlrichtung" gestreut wird.

 

 

 

Das Regenbogenfoto

Wednesday, 28.10.2009
Das Regenbogenfoto darf nicht fehlen

Das Regenbogenfoto darf nicht fehlen

Ein Regenbogenfoto darf natürlich nicht fehlen. Der Regenbogen entsteht durch Brechung des Lichtes in den Regentropfen.

Nasa filmt ISS vom Boden aus

Tuesday, 20.10.2009

Mein eigener Versuch, die Internationale Raumstation (ISS) zu fotografieren, war nicht sehr überzeugend. Die Nasa hat zur Verfolgung des Shuttles beim Start hervorragende Kameras. Hier ein kurzer Film der ISS.

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Geradlinige Ausbreitung von Licht

Sunday, 18.10.2009
Licht breitet sich geradlinig aus

Licht breitet sich geradlinig aus

Zu den ersten Eigenschaften von Licht, die man kennenlernt, gehört die geradlinige Ausbreitung. Manchmal ist diese sehr schön zu sehen.

Polarisiertes Licht in der Natur

Wednesday, 14.10.2009
Es ist mehr Licht polarisiert, als man denkt

Es ist mehr Licht polarisiert, als man denkt: Links horizontal polarisiert, rechts vertikal.

Die 20 regelmäßigen Leser werden vermutlich etwas von der Polarisation gelangweilt, aber der große Unterschied zwischen horizontal und vertikal polarisiertem Licht bei einem normalen Blick war mir nicht bewusst. Die Sonne stand bereits tief, und ca. 90° links von der Aufnahmerichtung. Das Sonnenlicht, dass an dem Dunst (einfach) gestreut wird, wird daher um ungefähr 90° gestreut. In diesem Fall kann die Polarisationsrichtung nur senkrecht zu Einfalls- und Ausfallsstrahl stehen, also in dem Bild beinahe vertikal. Beide Bilder wurden mit der selben Blende und Belichtungszeit im Abstand von einigen Sekunden aufgenommen. Um eine Idee davon zu bekommen, wo polarisiertes Licht in dem Bild vorkommt, habe ich mit GIMP den Unterschied bestimmt. Bei den feinen Strukturen im Baum sind vermutlich die Blätter nicht genau an der selben Stelle geblieben, so dass die Helligkeit dort eventuell Artefakte sind.

Hier ist der Unterschied zwischen vertikal und horizontal polarisiertem Licht abgebildet

Hier ist der Unterschied zwischen vertikal und horizontal polarisiertem Licht abgebildet

Bei Landschaftsaufnahmen sollte man immer einen Polarisationsfilter dabei haben. Meist ist der Dunst in der Aufnahme nicht gewünscht.

Schiffsschraube verdampft Wasser

Saturday, 10.10.2009
An den Flügelspitzen einer Schiffsschraube wird Wasser verdampft

An den Flügelspitzen einer Schiffsschraube wird Wasser verdampft

Beim Besuch der Engineer's Night in Duisburg konnte man ungewöhnliche Perspektiven einnehmen. In einem Wasser-Strömungskanal blickt man bei diesem Bild auf eine Schiffsschraube, die mit Stroboskoplicht beleuchtet wird. Die Spirale enthält Wasserdampfbläschen, da an den Flügelspitzen Wasser verdampft wurde. Sie implodieren nach kurzer Zeit und erzeugen dadurch unerwünschten Lärm.

Polarisation durch Spannungen im Geodreieck

Sunday, 4.10.2009
Die Drehung der Polarisationsrichtung des polarisierten Lichtes, dass durch ein Geodreieck scheint.

Die Drehung der Polarisationsrichtung polarisierten Lichtes, dass durch ein Geodreieck scheint.

In den letzten Wochen wurde hier schon mehrere Fotos mit Polarisationsfilter gezeigt. Da mit einem LCD Bildschirm eine schöne großflächige Quelle polarisierten Lichtes zur Verfügung steht und mit 3D Brillen (die einen die meisten Kinos mit nach Hause nehmen lassen, wenn man fragt) billige Polarisationsfilter, kann man viele Experimente preisgünstig realisieren. Für dieses Foto wurde ein Geodreieck auf einen weißen Bereich eines LCD Bildschirms gelegt und durch ein Polarisationsfilter fotografiert. Das Polarisationsfilter wurde so gedreht, dass es das Licht des Bildschirms nicht durchlässt. Das Geodreieck dreht die Polarisationsrichtung so, dass wieder ein Teil des Lichtes durchgelassen wird. Die Drehung ist offensichtlich von der Farbe des Lichtes abhängig und wird durch mechanische Spannungen im Kunststoff verursacht, die beim Spritzgießen entstehen.

In 3D Brillen steckt eine ganze Menge Physik

Thursday, 1.10.2009
In der "falschen" Richtung sieht man (auf dem LCD Display), dass die 3D Brillen linear polarisiert sind.

In der "falschen" Richtung sieht man (auf dem LCD Display), dass die 3D Brillen linear polarisiertes Licht blockieren.

Moderne 3D Brillen bestehen aus Zirkular-Polarisationsfiltern. Diese Filter haben auf der einen Seite ein normales lineares Polarisationsfilter und auf der anderen Seite eine ?/4 Platte. Daher verhalten sich beide Gläser der Brille in dem linear polarisierten Licht des LCD Bildschirm gleich, wenn die Seite mit dem linearen Polarisationsfilter in Richtung des Bildschirms zeigt. Für einen 3D Effekt wären die Brillen so natürlich nicht geeignet, da hierbei jedes Auge ein anderes Bild "sehen" soll. Im nächsten Bild erzeugt die "falsch" herum gehaltene Brille am großen Pferd zirkular polarisiertes Licht, beide Gläser in unterschiedlicher Drehrichtung. Das Licht des unteren Brillenglases wird von der vorderen Brille blockiert, das des oberen Brillenglases durchgelassen.

Die Brille wird im 3D Kino zirkular polarisiert verwendet.

Die Brille wird im 3D Kino zirkular polarisiert verwendet.

In dem aktuellen Wikipedia Artikel werden diese 3D Brillen übrigens  noch nicht behandelt. Vielleicht findet sich jemand, der diese Brillen in dem Wikipedia Artikel ergänzt! In jedem Fall lohnt es sich beim nächsten Kinobesuch mit den Brillen ein wenig zu experimentieren.[/lang_de]'>linear polarized light LCD of the screen directly, if the side with the linear polarisation filter shows toward the screen. For a 3D effect the eyeglasses would not be suitable, since here each eye has to see another picture. In the next picture the eyeglasses held at the large horse produce circular polarized light, both glasses in different direction of rotation. The light of the lower eyeglass lens is blocked due to the front eyeglasses and let through that of the upper eyeglass lens.

Die Brille wird im 3D Kino zirkular polarisiert verwendet.

The glasses for 3D cinema use circular polaized light.

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Ein einfaches Foto vom Jupiter und seinen großen Monden

Sunday, 27.09.2009
Jupiter und Monde mit einem einfachen Teleskop fotografiert

Jupiter und Monde mit einem einfachen Teleskop fotografiert


Dieses Foto wurde am 26.9.09 mit einem einfachen Teleskop (mit 1m Brennweite, fokal mit 4 Sekunden Belichtungszeit) fotografiert. Man sieht deutlich die mäßige Qualität der Spiegel. Dennoch sind die Jupiter Monde, aufgrund deren Beobachtung Galilei das Weltbild revolutionierte, deutlich zusehen (von links: Europa, Kallisto, Io und Ganymed). Damit auch der wenig ambitionierte Astronom den Jupiter am Himmel findet hilft kstars!

Ein Foto mit Infrarot-Filter

Tuesday, 22.09.2009
Falschfarben infrarot Foto Duisburg

Falschfarben Infrarot-Foto Duisburg

Mit einem Infrarotfilter und einer digitalen Kamera kann man interessante Falschfarbenaufnahmen machen. Da Chlorophyll im Infraroten besonders hell ist, wird Blattgrün besonders betont. Dieses Foto wurde mit einem Filter gemacht, dass nur Licht mit einer größeren Wellenlänge als 720nm durchlässt. Die Falschfarben entstehen dadurch, dass die Sensoren für rot, grün und blau in der Kamera oberhalb dieser Wellenlänge auch unterschiedliche Charakteristika haben. Ein nettes kurzes Tutorial findet man bei spitblog.de.

ISS Foto, der 1. Versuch

Friday, 18.09.2009
ISS

ISS

Dieses Foto (18.9.09, 20:34, Ausschnitt mit 36 x 27 Pixel) der Internationalen Raumstation wurde mit einem 300mm Teleobjektiv aufgenommen. Die Pixel auf dem Sensor der digitalen Spiegelreflexkamera haben eine Ausdehnung von ca. 0,006mm. Da die Raumstation in 350km Höhe ist, entspricht ein Pixel ungefähr 6m. Die Raumstation hat eine Ausdehnung von ca. 100m. Der nächste Fotoversuch wird wohl doch mit einem Teleskop bei einer der nächsten Beobachtungsmöglichkeiten der ISS durchgeführt.

Polarisation eines LCD Bildschirms

Monday, 14.09.2009

Foto mit Polarisationsfilter: Links oben liegt Transparentpapier auf dem Bildschirm

Foto mit Polarisationsfilter: Links oben liegt Transparentpapier auf dem Bildschirm

Mit einem Polarisationsfilter wurde der LCD Bildschirm fotografiert. Links oben liegt Transparentpapier auf dem Bildschirm, das Polarisationsfilter wurde so gedreht, dass es den LCD Bildschirm nur abdunkelt (Wenn man es genau einstellt ist der Bereich, auf dem kein Transparentpapier liegt, schwarz). Ein LCD Bildschirm liefert konstruktionsbedingt polarisiertes Licht (es sind Polarisationsfilter eingebaut). Wenn dieses Licht durch das Transparentpapier tritt, wird es depolarisiert.

Selbstleuchtende Briefumschläge

Sunday, 13.09.2009
Öffnen eines Briefumschlags bringt die Klebestelle zum luminiszenz Leuchten

Öffnen eines Briefumschlags bringt die Klebestelle zum Lumineszenz-Leuchten

Dieses Foto wurde mit 1/10s belichtet. Der Briefumschlag wurde von rechts nach links geöffnet. Man sieht das blaue Leuchten der Klebestelle. Ein Teil des Briefumschlags bleibt auf dem Tisch liegen, der andere wird nach oben abgerissen. Die Klebestelle leuchtet noch ca. 15cm über dem Tisch, so dass das Leuchten nicht mehr Blitze sein können, wie manche Quellen behaupten. Zumindest zusätzlich muss Lumineszenz eine Rolle spielen. Die Leuchtdauer beträgt sicher ca. 0,1s, wenn man von einer Abreißgeschwindigkeit von etwas mehr als 1m/s ausgeht. Das Phänomen wird in der Wikipedia unter Tribolumineszenz erläutert.

Das generalüberholte Hubble Space-Telescope liefert tolle Bilder

Thursday, 10.09.2009

NGC 6217 Quelle: www.nasa.gov

NGC 6217 Quelle: www.nasa.gov


Mit einem etwas größerem Teleobjektiv, dem Hubble Space-Telescope, hat die Nase nach der Wartungsmission jetzt die ersten Bilder veröffentlicht. Hier die Spiralgalaxie NGC 6217. Sie liegt in der Nähe des kleinen Wagen (kleinen Bären), ist aber nur mit einem Teleskop (ab ungefähr 10cm Spiegeldurchmesser) zu beobachten.

Der Mond, immer ein schönes Foto

Monday, 7.09.2009

Der Mond mit einem einfachen Teleobjektiv fotografiert

Der Mond mit einem einfachen Teleobjektiv fotografiert

Schon ein einfaches 300mm Teleobjektiv genügt, um viele Details des über 300000km entfernten Mondes zu erkennen. Man erkennt deutlich die großen Krater und kann sich eine Vorstellung der Energie eines Asteroideneinschlags auf dem Mond machen.

Wie schnell fällt ein Regentropfen?

Saturday, 5.09.2009

Wie schnell fällt ein Regentropfen?

Wie schnell fällt ein Regentropfen?

Dieses Foto wurde mit 1/500s belichtet. Die Höhe des Fotos entspricht ungefähr 20cm. Die Regentropfen fallen also mit ca. 25m/s. Das ist relativ schnell, wenn man es mit anderen Quellen im Internet vergleicht. Oft wird von die Faustregel zitiert: Ein Regentropfen fällt gemessen in m/s: (Durchmesser in mm)*2 (Artikel der RP-Online).

Wikipedia gibt die Faustregel mit (Durchmesser in mm)*6 = Geschwindigkeit (in m/s). Bei dieser Aufnahme müsste der Tropfen 12 mal länger aussehen, als er breit ist. Ein etwa 4 mm großer Tropfen würde zum Foto passen.

Beim nächsten Regen neue genauere Fotos!

Freier Fall bei Neonlicht

Sunday, 30.08.2009

Ein kleines Kreidestück fällt bei Beleuchtung mit einer Neonröhre

Freier Fall

Hier fällt ein kleines Kreidestück (Der unterbrochende weiße Streifen). Dieses Foto wurde mit 1/3s belichtet und mit einer Neonröhre beleuchtet. Die Höhe des Bildausschnitts beträgt 85cm. Eine Neonröhre flackert aufgrund der Netzfrequenz mit einer Frequenz von 100Hz, so dass man in dem Foto das fallende Kreidestück jede 1/100s gut erkennen kann. Übrigens funktioniert die Aufnahme mit einer Energiesparlampe nicht (oder nicht so gut). Energiesparlampen scheinen weniger zu flackern als Neonröhren. Aus der Aufnahme kann man einfach die Erdbeschleunigung bestimmen.

Ein Marmeladenglas zerspringt

Friday, 28.08.2009
Ein Marmeladenglas zerspringt

Ein Marmeladenglas zerspringt

Dieses Foto wurde 15ms nach dem Auftreffen des Marmeladenglases auf den Stein aufgenommen. Das Glas ist aus 1m Höhe gefallen. Es war demnach knapp 5m/s schnell. Die kleinen Glassplitter oben sind in den 15ms ca. 40cm geflogen, was einer Geschwindigkeit von knapp 30m/s entspricht, die Impulserhaltung machts möglich.

Funken beim Trennschleifen

Sunday, 23.08.2009
Die mechanische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt

Die mechanische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt

Damit die Funken sichtbar sind, müssen sie knapp 1000°C warm sein. Der verwendete Trennschleifer liefert nur ca. 10W. Die Wärmekapazität von Eisen beträgt 449J/(kgK). Um ein Gramm um 1000°C zu erwärmen benötigt man daher ungefähr 450J. Pro Sekunde können also nur etwa 20mg Eisen als glühende Funken wegspringen. Deshalb werden relativ wenige und kleine Funken beobachtet.

Das Foto wurde mit 1/30s belichtet. Man sieht, dass der untere Funken zunächst, gerade in dem Bereich wo er besonders heiß sein müsste, kaum zu sehen ist. Hier ist er nämlich besonders schnell, so dass er dort wenig Licht abgibt. Er wird offensichtlich sehr schnell durch den Luftwiderstand abgebremst: weiter rechts ist er sehr gut zu sehen.

Interferenz am Spinnennetz

Sunday, 16.08.2009
Interferenz an den dünnen Fäden eines Spinnennetzes

Interferenz an den dünnen Fäden eines Spinnennetzes

Wie bei Seifenblasen kann man hier aufgrund der Interferenz des Sonnenlichtes an den Fäden des Spinnennetzes schillernde Farben sehen.

Die sichtbare Schallmauer

Wednesday, 12.08.2009
Die Schallmauer wird durchbrochen (Quelle: http://www.defenseimagery.mil/)

Die Schallmauer wird durchbrochen (Quelle: http://www.defenseimagery.mil/)

Eigentlich wollte ich ein solches Foto selber aufnehmen, hatte aber keinen Überschalljet zur Hand.

Die Druckwelle beim Durchbrechen der Schallmauer wird hier sichtbar, weil der Wasserdampf in der Luft kondensiert.


Beugung beim Blick durch einen hexagonalen Stoff

Tuesday, 11.08.2009
Blick durch einen hexagonalen Stoff

Blick durch einen hexagonalen Stoff

Dieses Foto wurde durch einen Stoff fotografiert, der in 20cm Entfernung vor den Fotoapparat gehalten wird. Die Beugung erkennt man an den Bremslichtern und den Ampeln. Die Tiefenschärfe wurde durch Kombination von zwei Fotos mit unterschiedlicher Focuseinstellung erhöht.

Beugung beim Blick durch einen Stoff

Monday, 10.08.2009
Nachtaufnahme durch einen Stoff

Nachtaufnahme durch einen Stoff

In diesem Bild sieht man wie das Licht der Straßenlaternen an dem Stoff, durch den fotografiert wird, gebeugt wird. Die Struktur des Stoffes ist an den hellen Stellen zu sehen. Der Stoff ist ca. 40 cm vor dem Objektiv. Die Tiefenschärfe wurde durch Kombination von zwei Fotos mit unterschiedlichen Schärfeebenen erhöht.