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    03 Licht nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab

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    Fotokurs_Licht nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab

    Licht nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab

    Oje, was soll das denn bedeuten? Es ist allerdings eine der wichtigsten Regeln in der Fotografie. Denn wenn beispielsweise eine Person mit Abstand vor einem Hintergrund steht, dann wird der Hintergrund um so dunkler desto dichter die Lampe vor der Person steht. Das klingt erst einmal unlogisch aber kommen wir zu Auflösung, warum dies so ist.

    Natürlich gibt es eine Formel aber ich versuche diesen wichtigen Zusammenhang so einfach wie möglich zu erklären, sodass es möglichst leicht verständlich ist und wir dies in der Fotografie berücksichtigen können.

    Fakt ist, dass eine punktförmige Lichtquelle in alle Richtungen gleich abstrahlt. Im Abstand von einem Meter zur Lichtquelle haben wir eine quadratische Fläche positioniert, auf welche ein Teil des ausgestrahlten Lichts der Lichtquelle scheint. Selbstverständlich wird eine größere Fläche beleuchtet. Wir nehmen diesen Ausschnitt, um ihm eine Helligkeit von 100% als Referenz zuzuordnen. (Also egal wie hell die Lichtquelle ist, es sind immer 100%)

    Da die Lichtstrahlen nicht parallel sind, wird die beleuchtete Fläche umso größer desto weiter ihr Abstand ist. Bei 2 Meter Abstand wird eine Fläche von 2 x 2 Quadraten beleuchtet. Diese Fläche ist 4-mal so groß wie die bei einem Meter Abstand und die Lichtenergie (Helligkeit) wird auf die 4-mal so große Fläche verteilt und beträgt somit 1/4 also 25%.

    Bei 3 Meter Abstand wird eine Fläche von 3 x 3 = 9 Quadraten ausgeleuchtet. Wir teilen jetzt die ursprüngliche Lichtenergie, indem wir einen Bruch schreiben, zuerst die Anzahl der Anfangsquadrate (1) und dann die Anzahl der jetzigen Quadrate (9) also 1/9 = 11,1%.

    In der folgenden Tabelle sind die Brüche bis zu einer Entfernung von 16 Metern aufgeführt, die Prozentwerte sind auf 2 Stellen gerundet angegeben.

    Fotokurs_Licht_zum_Quadrat_Tabelle

    Lichtabnahme zum Quadrat

     

    Welche Erkenntnisse gewinnen wir daraus?

    Nach 10 Meter Abstand kommt noch 1% an!

    Bei den orange markierten Feldern stellen wir fest, dass es sich um eine Reihe handelt, die immer bei der doppelten Entfernung auftaucht. Der vorangegangene Helligkeitswert wird dabei immer durch 4 geteilt.

    Wie wir wissen, beträgt der Abstand für eine Blende einer Halbierung oder Verdopplung der Lichtmenge. Es sind somit immer 2 Blendenstufen Unterschied zwischen den doppelten Entfernungen.

    Aufgrund der Verdopplung der Entfernung werden die Helligkeitsunterschiede mit zunehmendem Abstand immer geringer. Zwischen dem 1. und 2. Meter haben wie 75% verloren. Zwischen 5 und 6 Metern sind es nur noch ca. 1,3 %.

    In der folgenden Grafik sieht man sehr gut, wie stark die Helligkeit auf den ersten paar Metern abfällt.

    Fotokurs_Licht nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab -Blendenwerte

    Licht nimmt zum Quadrat ab

    Jede rote vertikale Linie steht für eine Blendenstufe Unterschied. Damit es anschaulicher wird, gehen wir bei unserer Lichtquelle von Blende f=22 bei einem Abstand von einem Meter aus. Statt mit Blenden könnten wir auch Lichtwertstufen angeben, es dient lediglich als Beispiel, deswegen spielt die ASA und Verschlusszeit keine Rolle.

    Zwischen 1 und 2 Meter Abstand besteht also ein Unterschied von 2 Blenden (die Erste Blende durch die Halbierung von 100% auf 50% und die 2. Blende für die Halbierung von 50% auf 25%). Von 2 auf 4 Meter sind wieder 2 Blenden und von 4 auf acht Meter sind es wieder 2 Blenden Unterschied. In der folgenden Grafik sind die Blenden eingetragen, eine Verdopplung der Entfernung entspricht 2 Blenden.

    Der Helligkeitsunterschied wird also mit zunehmender Entfernung immer geringer. Bei den beiden nächsten Grafiken steht die Person 3 Meter vor dem Hintergrund. Die Person wird so beleuchtet das mit Blende 22 fotografiert wird, um ein richtig belichtetes Bild des Motivs zu erhalten.

    Fotokurs_LichtzumQuadratFrau1

    Beispiel Lampe ein Meter vom Motiv entfernt, Lichtabfall zum Quadrat

    Die Lichtquelle hat zum Motiv einen Abstand von einem Meter, welches richtig belichtet wird. Der Hintergrund ist 4 Blenden dunkler als die Person. Wenn man diesen richtig belichten wollte, müsste mit Blende f=5,6 fotografiert werden, dann ist das eigentliche Motiv aber 4 Blenden überbelichtet.

    Fotokurs_LichtzumQuadratFrau2

    Beispiel Lampe ist vier Meter vom Motiv entfernt, Lichtabfall zum Quadrat

    Die Lichtquelle steht jetzt in einem Abstand von 4 Metern bis zur Frau. Die Leistung der Lichtquelle wurde, soweit angehoben das auch bei dieser Entfernung Blende f=22 richtig ist. Der Hintergrund ist jetzt nur noch ca. 1,5 Blenden dunkler. Er ist also 2,5 Blenden heller gegenüber dem 1. Beispiel. (Es wird auch mehr Licht von hinten auf das Motiv zurückreflektiert, was an dieser Stelle keine Bedeutung hat, allerdings beim echten Fotografieren zu einem Problem werden kann.)

    Wenn die Leistung der Lichtquelle nicht geändert worden wäre, dann hätte man mit Blende f=5,6 fotografieren müssen und der Hintergrund wäre auch ca, 1,5 Blenden dunkler.

    Dies ist die Lösung dafür, warum mit größerer Entfernung der Lichtquelle der Hintergrund heller wird. Weil das Licht mit der Entfernung zum Quadrat abnimmt.

     

    Fazit der Lichtabnahme zum Quadrat

    Licht nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab bedeutet also erst einmal, das weniger Licht ankommt je größer der Abstand zur Lichtquelle wird. Die doppelte Entfernung schluckt 2 Blendenstufen Licht. (Von 1 auf 2 m, von 2 auf 4 m, von 4 auf  8 m, usw.)

    Der Helligkeitsabfall ist auf kurze Distanzen extrem stark. Der Graph könnte für Distanzen unter einem Meter ergänzt werden und würde dann noch stärkere Unterschiede zeigen. Aber die Norm geht von einem Meter Abstand für die Messung aus, was dann auch in den Datenblättern der Blitzgerätehersteller angegeben wird.

    Bei Sonnenlicht spielt die Entfernung keine Rolle mehr, da die Sonne soweit entfernt ist, das zwischen dem Motiv und dem Hintergrund aufgrund der Erdkrümmung kann eh nur eine maximale Distanz abgelichtet werden kann, wobei der Unterschied gegen null läuft.

    Durch Änderung der Abstände (Lichtquelle zu Motiv und auch Motiv zu Hintergrund) werden die Helligkeitsunterschiede größer oder kleiner. Wenn also mehrere Dinge (Personen) sich hintereinander gestaffelt befinden, muss die Lichtquelle weiter wegstehen. Alternativ müssen die Dinge (Personen) selektiv beleuchtet werden, also jedes für sich mit einem engen Lichtwinkel.

    Da bei der Beleuchtung physikalische Abhängigkeiten vorhanden sind, kommt es oft vor, dass der Hintergrund getrennt vom eigentlichen Motiv mit separaten Lichtquellen beleuchtet wird. Zusätzlich werden häufig Abschirmklappen (Klappen, Tore) oder auch Abschatter eingesetzt, damit das Licht keine anderen Bereiche beleuchtet. Hierbei besteht besonders in kleinen Räumen das Problem, dass die Decke und Wände das Licht reflektieren, obwohl man dies meistens nicht haben möchte. (Siehe auch Das kleine Heim- Fotostudio, das mit diesem Problem zu kämpfen hat.)

    Wer Studioblitzgeräte kauft, wird in der Regel in den technischen Daten den erreichbaren Blendenwert für die Distanz von z.B. 1 Meter lesen (meist für ASA 100 mit dem Standardreflektor, die Verschlusszeit spielt eigentlich keine Rolle, da der Messraum dunkel ist). Wenn man jetzt beispielsweise eine Blende 90 oder mehr liest und die eigenen Objektive „nur“ eine Blende 22 besitzen, können diese Geräte durchaus Sinn machen, wenn man so wie in dem Beispiel fotografiert.

    Wenn man allerdings lieber mit Blende 4 fotografieren möchte, dann ist es wichtig, das der Regelbereich des Blitzes groß genug ist, um die Leistung mindestens um die benötigten Blendenstufen zu mindern. Abhängig von der Leistung des Blitzes, der Entfernung zum Motiv und des Lichtformers.

    Wenn wir bei Sonnenlicht im Freien fotografieren, ist die Sonne so weit entfernt,  dass sich eine Veränderung des Abstands des Motivs zu Kamera nicht auswirkt.

     

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