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    Merkmale & Fehler sichtbar machen

Licht - Physikalische Eigenschaften

Für den Menschen sichtbares Licht ist eine elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen rund 380 und 760 Nanometer. Unterhalb von 400 Nanometer sprechen wir von Ultravioletter Strahlung (UV), das als extrem harte UV-Strahlung bis 10nm reicht. Die UV-Bereiche der Strahlung, die auch das Sonnenlicht umfassen, bezeichnet man von 280nm bis 320nm als UV-B und von 320 bis 400nm als UV-A. Oberhalb des sichtbaren Bereiches spricht man von infraroter Strahlung, das auch fälschlicherweise "IR-Licht" genannt wird. Es umfasst die Wellenlängenbereiche von 780nm bis 2500mm im nahen IR, die Bereiche von 2,5µm bis 50µm bezeichnet man als mittlerem IR.

Elektromagnetische Strahlung

Lichtspektrum voll
Violett 380-450nm
Blau 450-495nm
Grün 495-570nm
Gelb 570-590nm
Orange 590-620nm
Rot 620-700nm


Die Eigenschaften des Lichtes können es mit wellencharakteristischen, sowie mit teilchencharakteristischen Eigenschaften beschrieben werden. Dabei treten auch in der industriellen Bildverarbeitung eine Vielzahl von Phänomenen und Effekten auf, die in unmittelbarem Zusammenhang davon hergeleitet werden können.

Die Eigenheiten des Lichtes mit seinen Welleneigenschaften dient als theoretische Grundlage für die geometrische Optik: Der Gang der Lichtstrahlen durch eine Linse, verursacht durch Brechung, unterliegt diesen Gesetzen. Der Bildverarbeiter nutzt diese Grundlagen bei der Auswahl von Optiken und bei der Berechnung der Arbeits- und Abbildungsabstände. Aber auch Reflektionen an Oberflächen unterliegen den Beschreibungen der geometrischen Optik. Treten beim Anwender Strukturen auf, deren Größe im Bereich der Wellenlänge des Lichts liegen, ergeben sich weitere Wechselwirkungen. Mögliche Effekte der theoretischen Wellenoptik sind Interferenz, Beugung und Polarisation.


Die Teilcheneigenschaften des Lichts werden in der Quantenoptik untersucht und beschrieben. Diese quantenmechanischen Aspekte des Lichts erklären Emission und Absorptionseffekte von Körpern, die Compton/ Raman-Streuung und die Entstehung von Spektrallinien, z.B. von Beleuchtungsquellen, wie LED-Beleuchtungen, Fluoreszenzbeleuchtungen oder Metall-Halid-Lampen in Kaltlichtquellen.

Ein Großteil dieser theoretischen Grundlagen sind für den Anwender in der Bildverarbeitungspraxis zu beobachten, denn Prüfobjekte:

  • absorbieren bestimmte Wellenlängenbereiche des Lichts (heißt: sind farbig)
  • emittieren bestimmte Wellenlängenbereiche
  • reflektieren einfallendes Licht
  • erzeugen manchmal (meist störende) Interferenzmuster
  • brechen Licht an ihrer Oberfläche
  • zeigen Polarisationseffekte

 

Fazit:
Einige dieser Effekte sind unerwünscht und erschweren die Auswertung der Teileuntersuchung. Auf der anderen Seite können diese spezifischen Eigenschaften des Körpers in Kombination mit einer geeigneten Beleuchtung, der richtigen Optik oder dem passenden Filter genutzt werden, um Fehler am Prüfobjekt aufzudecken. Auch ein geeigneter Kamerasensor kann mithelfen, das Problem zu lösen.

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