PROFI Smart SuperZoom

die optischen Grundlagen der Smartphone-Lupe

Einführung ins Thema

Wir freuen uns, dass du dich für den Baukasten „PROFI Smart SuperZoom“ von fischertechnik entschieden hast. 

Mit dem Smart SuperZoom kannst du kleine Dinge ganz groß entdecken. Ob in der Natur, im Kinderzimmer oder im Alltag: Als Wissenschaftler von morgen kannst du Objekte durch die Smartphone Lupe vergrößern, auf dem Smartphone-Bildschirm analysieren und anschließend als Foto oder Video aufnehmen, um die tollen Aufnahmen zu teilen. So können großartige Bildaufnahmen von Insekten oder Gegenständen entstehen. Dank der hochwertigen Linse können durch die Vergrößerung des Kindermikroskops Dinge in bis zu 26-facher Vergrößerung festgehalten werden. 

Die enthaltene Linse ist ein Bauteil aus der Optik. Der Begriff Optik und die Funktion der Linse wird dir in der didaktischen Information mit Hilfe von Versuchen gezeigt und erklärt.

Jetzt wünschen wir dir viel Spaß und Erfolg beim Experimentieren mit dem „PROFI Smart SuperZoom“.

Grundlagen der Optik

Das Wort Optik kennst du bestimmt. Der Optiker aus der Fußgängerzone ist doch der, der die Brillen verkauft. Und seine Brillen sind auch ein Teil der Optik. Das Wort kommt ursprünglich von den alten Griechen und bedeutet dort „Die Lehre vom Sehen”. Das macht die Optik so interessant, sie ist überall in deiner Umgebung zu sehen. Na ja, und auch das verdanken wir der Optik – das Sehen. Ohne die Linsen in deinen Augen würdest du gerade mal erkennen, ob etwas hell oder dunkel ist. Du würdest aber nicht erkennen, was es ist, oder gar scharf sehen können.

Über das Sehen haben sich die Menschen schon vor langer Zeit Gedanken gemacht, besonders das schlechte, unscharfe Sehen beschäftigte sie. Und so erfanden sie vor etwa 700 Jahren die Brille und die Lupe, die mithilfe von Glaslinsen optische Fehler des menschlichen Auges korrigieren konnten. Und genau das machen wir auch. Wir können die Lupe nicht erfinden, die gibt es ja schon. Aber wir können sie nachbauen.

Schon vor hunderten von Jahren haben sich die Menschen darüber gewundert, dass sie die Welt durch einen Wassertropfen, oder ein Glas Wasser hindurch ganz anders gesehen haben. Hast du schon einmal bemerkt, dass ein Löffel in einem Glas Wasser aussieht als wäre er kurz unter der Wasseroberfläche abgeknickt? Das liegt an der Lichtbrechung. Das Licht wird an der Oberfläche des Wassers etwas abgelenkt (gebrochen). Das passiert mit Licht immer, wenn es auf einen durchsichtigen Stoff trifft, der eine andere Dichte hat. Also von Luft nach Wasser oder wie bei einer Linse: Von Luft nach Glas und wieder zur Luft.

 
 

Lernversuche

Mithilfe der nachfolgenden Versuche helfen wir dir, die Funktionsweise des Smart SuperZooms und die Grundlagen der Optik zu verstehen.

Verwende für die folgenden Versuche den Linsenhalter mit der montierten Linse von deinem Modell Smart SuperZoom. Baue den Linsenhalter ggf. dazu aus deinem Modell aus.

Wir wünschen dir ein aufmerksames Auge und viel Freude beim Experimentieren!

Versuch 1: Alles steht Kopf?!

Halte die Lupe nicht in die Nähe eines Gegenstandes, sondern betrachte damitdein Zimmer. Führe die Lupe langsam vom Auge weg, bis sich ein scharfes Bild erkennen lässt. Das passiert ungefähr dann, wenn dein Arm leicht angewinkelt ist. Was siehst du – oder besser gesagt: Wie siehst du es?

Steht bei dir alles auf dem Kopf? Dann ist ja alles in Ordnung mit der Linse in deiner Lupe. Die Lichtstrahlen werden durch die Linse umgelenkt. Sie tauschen sozusagen die Seiten, von oben nach unten und von links nach rechts (die Grafik hilft dir beim Verstehen).

Versuch 2: Die Brennweite - was ist das eigentlich?

Lege die Linse flach auf das ausgedruckte Begleitheft oder auf Schrift von der Bauanleitung des Smart SuperZooms. Entferne die Lupe langsam und betrachte dabei die Buchstaben durch die Linse. Was fällt dir auf?

Die Buchstaben werden dabei immer größer und bleiben zunächst scharf abgebildet. Bis zu einem bestimmten Abstand, dann werden sie unscharf. Das passiert bei jeder  Sammellinse. Dieser Abstand entspricht ungefähr der Brennweite (f). Das ist die Distanz von der Linse bis zu der Stelle an dem sich die Lichtstrahlen in einem Punkt treffen. Dicke  Linsen haben eine kürzere Brennweite als dünne Linsen, weil sie das Licht stärker „brechen“. Wenn die Sonne scheint, kannst du die Brennweite deiner Linse sogar messen. Halte die Lupe über einen Stein, so dass der Lichtpunkt darauf so klein wie möglich ist. Der Abstand in Zentimeter zwischen Stein und Linse ist deine Brennweite.                                                Aber Vorsicht: Die so gebündelten Sonnenstrahlen werden sehr heiß.                                                                                                                                                                                                                 • Schaue niemals durch die Lupe in die Sonne -> Verletzungsgefahr!                                                                                                                                                                                                                     • Schaue niemals durch die Lupe in die Sonne -> Verletzungsgefahr!                                                                                                                                                                                                                  • Halte die Lupe bei Sonnenlicht nicht über brennbares Material wie Holz oder Papier -> Brandgefahr!                                                                                                                                                   • Halte die Lupe bei Sonnenlicht nicht über brennbares Material wie Holz oder Papier -> Brandgefahr!                                                                                                                                                  • Lass die Lupe nicht achtlos im Sonnenlicht liegen -> Brandgefahr!                                                                                                                                                                                                                    • Lass die Lupe nicht achtlos im Sonnenlicht liegen -> Brandgefahr!

Versuch 3: Berechnung der Vergrößerung mit dem Smart SuperZoom

Verwende ein Karopapier und markiere mit einem Stift eine Strecke von 5 mm. Stelle dein Smart SuperZoom auf das Karopapier über die markierte Strecke. Messe nun auf dem Display deines Smartphones jeweils die Länge von der markierten Strecke ohne und mit dem Digitalzoom. Mit den Ergebnissen kannst du nun die jeweilige Vergrößerung berechnen.

Die Länge der Strecke auf dem Display geteilt durch die Länge der Strecke auf dem Papier ergibt den Vergrößerungsfaktor. 

Versuch 4: Smart SuperZoom - Funktionsweise

Stelle dein Smart SuperZoom auf die Schrift von der Bauanleitung des Smart SuperZooms. Wähle auf deinem Smartphon die Kamera-App aus. Nachdem das Bild scharf gestellt ist, kannst du schon jetzt die Schrift vergrößert auf dem Display sehen. Nun kannst du mit Hilfe des Digitalzoom deines Smartphones die Schrift zusätzlich weiter vergrößern. Warum kann dein Smartphone die Schrift mit der Linse von deinem Smart SuperZoom deutlich größer darstellen?

Mit Hilfe der Linse in deinem Smart SuperZoom wird die Brennweite von der Kamera deines Smartphones verkürzt. Dies bedeutet, dass die Kamera näher an das Objekt herangeführt werden kann und gleichzeitig das Bild auf dem Smartphone-Display scharf dargestellt wird. Mit Hilfe des digitalen Zooms deines Smartphones kann das Objekt zusätzlich vergrößert dargestellt werden. Die Vergrößerung ist dabei abhängig von der Kamera und der Displaygröße deines Smartphones. Je nach Modell ist ein bis zu 26-fache Vergrößerung möglich. Wichtig für ein scharf dargestelltes Bild auf deinem Smartphone-Display ist das Einhalten des Arbeitsabstands von 25 mm zwischen der Linse des Smart SuperZoom und dem zu betrachtenden Objekt. Bei dem Modell Smart SuperZoom wird dies durch die drei Beine gewährleistet.

Optimale Ergänzung

Das zusätzlich erhältliche PLUS LED Set Art.-Nr. 533877 ist eine ideale Ergänzung für dein Smart SuperZoom. Mit diesem kannst du die beobachteten Objekte beleuchten und je nach Objekt entstehen sehr interessante Bilder, z.B. bei leicht unebenen Objekten wie Stoff, Steine, Holz, Münzen usw.

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