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Lexikon der Optik: Hochgeschwindigkeitsphotographie

Hochgeschwindigkeitsphotographie (engl. high-speed photography, photochronography), die Erfassung zeitlich rasch veränderlicher optisch beobachtbarer Vorgänge im Milli- bis Subpikosekundenbereich mittels photographischer oder elektronischer Kameras entweder durch Kurzzeitaufnahmen von Einzelbildern bzw. von Bildreihen hoher Bildfolgefrequenz oder aber durch Streakaufnahmen (Tab.).

Einzelbilder (Schnappschuß- oder Momentaufnahmen) werden durch kurzzeitige Belichtung (Funken- oder Röntgenblitze, Impulslaser) und/oder kurzzeitige Kameraöffnung (mechanischer, elektrischer oder elektronischer Verschluß, optisches Tor) erzielt. Bildreihen werden photographisch auf schnell bewegtem Film oder elektronisch mit photoelektrischen Streakröhren aufgenommen. In photographischen Hochgeschwindigkeitskameras wird das Bild für die Dauer der Belichtung durch synchron bewegte Polygonprismen "mitgeführt", um Bewegungsunschärfen zu vermeiden. In elektronischen Kameras gestatten nachgeschaltete oder integrierte Bildverstärker, auch lichtschwache Kurzzeitvorgänge sichtbar zu machen. Die stetige Aufzeichnung zeitlicher Abläufe in Streakaufnahmen erfolgt, indem ein streifenförmiges Bild des Vorganges orthogonal zu seiner Längsausdehnung über den Film bewegt bzw. elektronisch über den Leuchtschirm der Streakröhre geschwenkt wird. Zeitlupenaufnahmen werden erzielt, wenn die Aufnahmegeschwindigkeit größer ist als die tatsächliche Geschwindigkeit des beobachteten Vorganges.

Anwendungen. Die H. arbeitet in Auf- und Durchlicht (Schatten- und Schlierenphotographie) an selbstleuchtenden und nicht selbstleuchtenden Objekten und wird z.T. mit der Holographie oder der Interferometrie kombiniert. Im Milli- und Mikrosekundenbereich handelt es sich um Bewegung und Deformation komplexer Objekte in der belebten Natur (z.B. Vogelflug), in technischen Prozessen (Schwingungsvorgänge, Funktionsfehler, Entstehung von Materialdefekten) oder der Ballistik. Im Mikro- und Nanosekundenbereich werden Materialreaktionen gegenüber mechanischer Belastung untersucht (Spannungsoptik, Schlieren- und Funkenströmungsbilder: Druck- und Schallwellen in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen, Detonationsvogänge) sowie Details bei technologischen Neuentwicklungen (z.B. "Schmelzspinnen" von Metallegierungen). Im Nano- bis Subpikosekundenbereich geht es um Untersuchungen an und mit Impulslasern (Ultrakurzzeitspektroskopie in Physik, Chemie und Biologie) sowie an Hochtemperaturplasmen mit dem Ziel, die Kinetik der Wechselwirkung von Strahlung und Materie zu erfassen.

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