Achromatische Linse
Achromatischer Zweilinser; hat für rotes und blaues Licht die gleiche Schnittweite

Unter einem Achromaten versteht man in der Optik ein System aus zwei Linsen, die aus Gläsern mit unterschiedlicher Abbe-Zahl (verschieden starker Dispersion) bestehen. Das System enthält eine Sammellinse (meist aus Kronglas) und eine Zerstreuungslinse mit kleinerer Abbe-Zahl und somit stärkerer Dispersion als die Sammellinse (meist aus Flintglas).

Dadurch kann der Farblängsfehler (siehe chromatische Aberration), den jede einfache Linse hat, für zwei Wellenlängen korrigiert werden, das heißt, das System hat für diese zwei Farben die gleiche Schnittweite. Wenn die beiden Linsen dünn sind und einen kleinen Abstand voneinander haben, ist damit auch der Farbquerfehler, der störende Farbsäume an den Kanten der beobachteten Objekte verursacht, weitgehend korrigiert. Als Wellenlänge wählt man meist eine in Rot und eine in Blau.

Inhaltsverzeichnis

Entwicklungsgeschichte seit 1760

Die ersten guten, mit Achromat-Objektiven ausgestatteten Fernrohre baute der französisch-stämmige Engländer John Dollond um 1760. Die Aperturen beziehungsweise Linsendurchmesser waren zwar noch auf 2 bis 3 Zoll beschränkt, stellten aber gegenüber 1-linsigen Objektiven, die man für ein scharfes Bild stark abblenden musste, einen gewaltigen Fortschritt dar. Um 1875 erzielte man bereits Öffnungen von 25 Zoll (z.B. der große Refraktor der Universitätssternwarte Wien), und bis zur Jahrhundertwende 40 Zoll (Yerkes-Sternwarte). Doch stößt bei solchen Ein-Meter-Linsen schon die Durchbiegung der Linsen an ihre Grenzen, sodass man wieder zu kleineren Objektiven beziehungsweise auf Spiegelteleskope überging.

Bei heutigen Achromaten lassen sich durch zusätzliche Freiheitsgrade der optischen Elemente auch kleine Reste der sphärischen Aberration weitgehend korrigieren. Bei einem sogenannten Neu-Achromaten kann durch geschickte Wahl der beiden Glassorten auch die Koma stark vermindert werden.

In manchen Fällen sind die Linsen an ihrer Kontaktfläche miteinander durchsichtig verbunden (verkittet), wodurch störende Reflexe gering bleiben. Früher verwendete man dazu Kanadabalsam.

In anderen Fällen bleibt zwischen den Linsen ein Luftspalt, der als zusätzliche Luftlinse zur Korrektur weiterer Abbildungsfehler nutzbar ist. Mit einem Luftspalt kann man den sogenannten Gauß-Fehler (Abhängigkeit der sphärischen Aberration von der Wellenlänge) korrigieren.

In der Fotografie wurden als Objektiv von Anfang an Achromate eingesetzt, aber für die Porträtfotografie um 1850 zum Petzvalobjektiv weiterentwickelt. Ab etwa 1870 wurden zwei Achromate zum Aplanat kombiniert, der auch für Projektoren und hochwertige Lupen diente. Es folgte das noch schärfere, 3-linsige Triplet, und heutige Fotoobjektive enthalten sogar 5 bis 10 Linsen.

Weiterentwicklung

Der Achromat korrigiert das primäre Spektrum, wie man den unkorrigierten Farbfehler bezeichnet. Der Farbfehler ist dann für zwei Wellenlängen beseitigt, aber bei den übrigen Wellenlängen besteht noch eine Abweichung. Diesen Rest des Farbfehlers nennt man sekundäres Spektrum. Es ist zwar viel kleiner als das primäre Spektrum, aber bei manchen Systemen und hohen Qualitätsanforderungen stört es erheblich.

Für weitergehende Ansprüche, vor allem in der Astronomie, gibt es die sogenannte Apochromate, die typischerweise aus drei Linsen bestehen. Der Farblängsfehler kann hier für drei Wellenlängen korrigiert werden, und er wird damit auch für die übrigen Wellenlängen sehr klein. Den dann noch bestehenden Rest des Farbfehlers nennt man tertiäres Spektrum. Ab einer Apertur (das heißt einem Durchmesser) von etwa 25 cm ist es jedoch ökonomischer, auf Spiegeloptiken überzugehen (siehe Parabolspiegel), statt einen Apochromaten zu verwenden.

Siehe auch

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