Vom einfachen Loch zur virtuellen Kamera Was auf Sie zukommt

Pädagogische
Hochschule
Ludwigsburg
Was auf Sie zukommt…
Thomas Rubitzko
Vom einfachen Loch zur
virtuellen Kamera
Motivation
• Motivation
• Ziele
• Unterrichtsgang anhand von Versuchen,
Modellen und Medien
• Etwas Theorie
• Virtuelle Kamera
Lehrplan Realschule Klasse 7
Ausbreitung des Lichts (4)
Reflexion des Lichts (3)
Brechung Totalreflexion und Dispersion (9)
Optische Linsen und optische Instrumente (11 Std.)
• Sphärische Linsen
• Optische Abbildung
• Abbildung durch das Auge;
• Sehwinkel;
• Bau und Funktionsweise von optischen Instrumenten: Fernrohr und
Fotoapparat [ME, IB, GE]
Vorschlag für mögliche Projekte:
• Bau einer Lochkamera
• Fotoapparat: Einfluss der einzelnen Komponenten auf die Bildgestaltung;
Bildspeicherung
Ziele
Lichtbündel und Strahlenmodell
• Bildentstehung durch Löcher
• Zusammenhang zwischen Lochgröße und
Bildhelligkeit sowie Bildschärfe
• Linse erlaubt großes Loch bei
gleichzeitiger Schärfe in einer Ebene
• Bereich der scharfen Abbildung
• Belichtungsdauer und Bildhelligkeit
• Motivabhängige Kameraeinstellungen
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Schattenbilder
Schattenbilder
Arbeiten mit Lochblechen
Fragliches Modell der
Bildentstehung
Zuvor besser…
Quantitative Zusammenhänge
tan γ =
G B
=
g b
2
Lichtstärke der Lochkamera
Grenzen des Strahlenmodells
Bildweite b als „Brennweite des Lochs“
Durchmesser d
.
Lichtstärke L der Kamera:
L=
d
b
Analog dazu Blende k:
k=
b
d
Begrenzung der Lochgröße
Fotografieren mit einer
Lochkamera
Optimaler Lochdurchmesser d in Abhängigkeit der Bildweite b und der
Wellenlänge des Lichts λ von:
d = 2 λb
Bei einer Wellenlänge von 500 nm und einer Brennweite von 15 cm folgt
d=0,5 mm. (dies ergibt Blende 300)
Filme zum Selbstentwickeln
Materialien zum Selbstentwickeln
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Materialien zum Selbstentwickeln
Internetseiten zu Lochkameras
Weltweiter Tag der Lochkamera-Fotografie.
http://www.pinholeday.org
Dieter Bublitz: „Lochkameraseite“
http://www.die-lochkamera.de.
Literatur und Internet
zu Bildern mit Löchern
Modell der Bildentstehung
mit Linsen
Berge, O.E. (2002). Die Lochkamera aus physikalischer Sicht
Naturwissenschaften im Unterricht Physik. Heft 68,(13) S. 4-7
Berge, O.E. (2002). Die Erklärung des Lochkamerabildes.
Naturwissenschaften im Unterricht Physik. Heft 68,(13) S. 18-23
Englert, U. (2002). Sonnentaler – Abbilder der Sonne.
Naturwissenschaften im Unterricht Physik. Heft 68,(13) S. 10-12
Walker, J. (1982) Photographieren mit einer Lochkamera. Spektrum
der Wissenschaft 1982 (1). S.113-119
Vernachlässigung
Modell zu Unschärfekreisen und
Blendenöffnung
4
Zusammenhang Blende und
Belichtungszeit
Blendenstufen:
1 1,4 2 2,8 4
5,6
8
11
16
Belichtungszeiten (in Sekunden):
1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60
32
1/125
1/250
1/500
Literatur
• Dittmann, H. & Hacker, G. (2003). Programm zur
Bündeloptik. http://www.didaktik.physik.unierlangen.de/download/window.htm
• Engelhardt, P., Herdt, D. & Wiesner, H. (2003). Optische
Geräte. Köln: Aulis Verlag Deubner.
• Vorwerk, B. (1992). Die Gestaltung von Fotos als
Unterrichtsprojekt. Naturwissenschaft im Unterricht
Physik, 11, 24- 30.
• Unendliches im Internet….
Mentale Modelle
(De Kleer & Brown, 1983)
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Kognitive Flexibilität
Multiple Repräsentationen
Die situationsabhängige Auswahl einer geeigneten
mentalen Repräsentation und ihre angemessene
Verwendung.
(Spiro, 1988 & 1992)
Aktives Lernen mit Unterstützung
An Leistungsfähigkeit angepasst
Computergestützt
Die virtuelle Kamera
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Weitere Optionen
Literatur virtuelle Kamera und
Hintergrund
• De Kleer, J. & Brown, J. S. (1983). Assumptions and ambiguistics in
mechanistic mental models. In D. Gentner & A. L. Stevens (Eds.),
Mental models (155-190). Hillsdale, N. J.: Erlbaum.
• Spiro, R. J., Coulson, R. L., Feltovich, P. J. & Anderson, D. K.
(1988). Cognitive Flexibility theory: Advanced Knowledge
Acquisition In Ill-Structured Domains. In: V. Patel (Ed.), Tenth
annual conference of the cognitive science society (375–383).
Hillsdale, N.J.: Lawrence Erlbaum.
• Spiro, R. J., Feltovich, P. J., Jacobson, M. J. & Coulson, R. L.
(1992). Cognitive Flexibility, Constructivism, and Hypertext: Random
Access Information for Advanced Knowledge Acquisition in IllStructured Domains. In: T. Duffy & D. Jonassen (Eds.),
Constructivism and the Technology of Instruction: A Conversation.
(57-75) Hillsdale N. J.: Lawrence Erlbaum.
• Rubitzko, Th. & Girwidz, R. (2006). Fotografieren mit einer virtuellen
Kamera- Lernen mit multiplen Repräsentationen. Physik und
Didaktik in Schule und Hochschule.
Fachintegratives
Lernen mit digitalen
Medien
http://www.film-phl.de
http://www.ph-ludwigsburg.de
E-mail: [email protected]
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