Kurzzeitfotografie: Wie platzt ein Luftballon?

Viele Vorgänge in unserer Umgebung ereignen sich innerhalb sehr kurzer Zeitabschnitte, so dass wir mit den Augen nur den Anfangs- und den Endzustand wahrnehmen, aber keinen Bewegungsablauf erkennen. Eine Hochgeschwindigkeitskamera, wie sie etwa bei Crashtests verwendet wird, ermöglicht Filmaufnahmen mit z.B. 15000 Bildern je Sekunde, ist aber sehr teuer und stellt große Anforderungen an die Beleuchtung des Objektes. Wenn man sich mit einzelnen Fotos begnügt, kann man mit einer einfachen Digitalkamera schnell bewegte Vorgänge auf recht elegante Weise festhalten. So entsteht das Foto eines platzenden Luftballons:

In einem halb abgedunkelten Raum wird die auf einem Stativ montierte Digitalkamera K auf den Luftballon L gerichtet, fokussiert und mit z.B. zwei Sekunden Belichtungszeit ausgelöst. Das Raumlicht darf das Foto nicht nennenswert belichten. Innerhalb der zwei Sekunden wird der Ballon zum Platzen gebracht. Das vom Mikrofon M registrierte Schallsignal triggert das (selbst gebastelte) Blitzgerät B, das einen sehr kurzzeitigen Lichtblitz von etwa 10 Mikrosekunden Dauer erzeugt. Der genaue Zeitpunkt des Lichtblitzes wird durch die Laufzeit des Schallpulses zum Mikrofon und die einstellbare Verzögerung des Blitzgerätes bestimmt. Die kurze Dauer des Lichtblitzes ermöglicht es, Objekte bei Geschwindigkeiten von z.B. 100 m/s mit einer Bewegungsunschärfe im Bereich von nur einem Millimeter abzubilden.

Unser Mitarbeiter Korbinian Urban hat diese Technik im Rahmen einer Jugend forscht Arbeit erheblich verbessert. Zum Triggern verwendet er eine eigens entwickelte Flächenlichtschranke, mit der z.B. fallende Objekte "im Flug" festgehalten werden können. Ein selbst konstruiertes Dreifach-Blitzgerät liefert aufeinanderfolgende, besonders kurzzeitige Lichtblitze mit unterschiedlichen Lichtfarben, so dass ein schneller Vorgang zu drei verschiedenen Zeitpunkten auf einem Foto dargestellt werden kann.

Platzende Luftballons:

Springende Bälle:

Zerspringende Glühbirnen:

Wassertropfen:

Schuss ins Wasser 1:

Schuss ins Wasser 2: