Die sphärische Aberration
Die sphärische
Aberration (Aberration bedeutet Abweichung) tritt auf, wenn einfarbiges
Licht auf eine stärker gekrümmte Linse trifft. Dann werden achsenferne
Strahlen stärker gebrochen als achsennahe Strahlen (Bild 2).
Damit vereinigen sich parallele Strahlen nach dem Durchgang durch die
Linse nicht in einem Punkt der optischen Achse. Das Bild eines Gegenstandes,
der durch die Linse auf einem Schirm abgebildet wird, ist teilweise unscharf.
Die sphärische Aberration ist umso größer, je kleiner
die Brennweite der Linse ist. Bei solchen Linsen kleiner Brennweite sind
die Begrenzungsflächen stärker gekrümmt als bei Linsen
größerer Brennweite.
Die sphärische Aberration kann verringert werden, indem man
- eine Linse größerer Brennweite verwendet
und
- durch eine Blende hinter der Linse die achsenfernen Strahlen ausblendet. Damit wird das Bild schärfer, allerdings auch lichtschwächer.
Die chromatische Aberration
Die chromatische Aberration tritt auf, wenn farbiges Licht auf eine Linse fällt. Dabei zeigt
sich: Blaues Licht wird durch eine Linse stärker gebrochen als rotes
Licht (Bild 3a). Das gilt auch für eine Zerstreuungslinse (
Bild 3b). Diese Erscheinung tritt z. B. auch bei Prismen auf und wird
dort genutzt, um weißes Licht in seine farbigen Bestandteile zu
zerlegen.
Bei der Abbildung mit Linsen führt die chromatische Aberration aber
dazu, dass keine scharfes Bild entsteht, sondern farbige Säume zu
beobachten sind.
Beseitigen kann man diesen Abbildungsfehler durch eine Kombination einer
Sammellinse mit einer Zerstreuungslinse, wobei die Linsen aus verschiedenen
Glassorten und damit aus Stoffen mit unterschiedlicher Brechzahl bestehen
(Bild 3c). Eine solche Linsenkombination bezeichnet man als Achromat.
Erstmals entwickelt wurde eine solche Linsenkombination 1757 durch den
Engländer JOHN DOLLOND (1706-1761).
Die Bildfeldwölbung
Als Bildfeldwölbung bezeichnet man die Erscheinung, dass das scharfe Bild eines ebenen Gegenstandes
nicht in einer Ebene, sondern auf einer gewölbten Fläche liegt
(Bild 4). Das hängt mit der unterschiedlichen Brechung des Lichtes
durch die Linse zusammen.
Weitgehend beseitigen kann man die Bildfeldwölbung durch eine Linsenkombination
aus Sammel- und Zerstreuungslinsen, die man als Aplanat
bezeichnet. Gefunden wurde diese Linsenkombination 1866 durch den deutschen
Astronomen und Physiker CARL AUGUST STEINHEIL (1801-1870).
Der Astigmatismus
Der Linsenfehler, der in der Fachsprache als Astigmatismus (Punktlosigkeit) bezeichnet wird, tritt auf, wenn eine Abbildung durch
eine geneigte Linse erfolgt. Dadurch liegt der abzubildende Gegenstand
teilweise weit außerhalb der optischen Achse der Linse. Das führt
für die betreffenden Teile zu einer unscharfen Abbildung (Bild 5).
Auch der Astigmatismus kann durch eine Linsenkombination beseitigt werden,
zumindest bis zu einem relativ großen Neigungswinkel der Linse.
Eine solche Linsenkombination, die diesen Abbildungsfehler korrigiert,
nennt man Anastigmat.
Die Koma
Die Koma ist ein Abbildungsfehler, der zustande kommt, wenn die Abbildung durch eine geneigte Linse erfolgt und darüber hinaus die achsenfernen Strahlen an der Bildentstehung beteiligt sind. Ein Beispiel für eine Abbildung mit Koma zeigt Bild 6. Versucht man z. B. Striche abzubilden, dann erhält man auf dem Bildschirm keinen Strich, sondern eine mehr oder weniger verschlungene Linie, die eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Kometenschweif aufweisen kann. Daher stammt auch die Bezeichnung Koma. Beseitigt werden kann die Koma durch die Verwendung einer Blende, durch die die achsenfernen Strahlen abgeschirmt werden.
Weitere Abbildungsfehler
Neben den genannten Abbildungsfehler können auch noch Verzeichnungen
unterschiedlicher Art auftreten, z. B. eine kissenförmige Verzeichnung
oder eine tonnenförmige Verzeichnung. Darüber hinaus treten
auch Abbildungsfehler auf, wenn das für die Linsen verwendete Material
nicht völlig homogen ist oder wenn die Begrenzungsflächen minimale
Veränderungen gegenüber der Idealform aufweisen.