Abbildungsfehler

Bei Betrachtungen innerhalb der geometrischen Optik wird untersucht inwieweit sich Lichtstrahlen die von einem bestimmten Objektpunkt ausgehen exakt in einem Bildpunkt treffen. In der zeigt das konvergente Strahlenbündel nur eine mehr weniger enge Einschnürung bevor es wieder auseinander

Wellenoptisch betrachtet ist das Bild eines ein kleines von konzentrischen Beugungsringen umgebenes Scheibchen. Größe wird durch die Apertur (Durchmesser der Öffnung) des jeweiligen optischen bestimmt. Ist die Einschnürung des Strahlenbündels kleiner das zentrale Beugungsscheibchen spricht man von einer beugungsbegrenzten Optik . Größere Abweichungen von diesem Zustand werden Abbildungsfehler wahrgenommen.

Bis auf die Farbfehler treten die Arten von Abbildungsfehlern sowohl bei Linsen als auch bei Spiegeloptiken auf. Bei realen Optiken überlagern sich verschiedenen Abbildungsfehler. Maßnahmen zur Vermeidung eines bestimmten machen sich so auch in Hinsicht auf Wirken anderer Fehler bemerkbar. Deshalb sollen die hier gemeinsam dargestellt werden.

Inhaltsverzeichnis

1 Sphärische Aberration (Öffnungsfehler) 2 Chromatische Aberration (Farblängsfehler) 3 Koma (Asymmetriefehler) 4 weitere Arten von Abbildungsfehlern

Sphärische Aberration (Öffnungsfehler)

Die Form einer Kugeloberfläche ist zwar eine gute Näherung aber die beste Linsen- oder Spiegeloberfläche um ein abzubilden. Allerdings ist das Schleifen einer Kugeloberfläche deutlich einfacher als das anderer asphärischer gekrümmter Flächen. Der weite Einsatz sphärischer beruht auf der Tatsache dass ihre Abbildungseigenschaften gut genug sind bei gleichzeitig akzeptablem Herstellungsaufwand. Asphärische sind teuer.

Sphärische Aberration selbst manifestiert sich bei die nahe des Randes der Optik einfallen. Lichtstrahlen werden in einer anderen Entfernung fokussiert mittig einfallende Lichtstrahlen; die Folge ist ein verschwommenes Bild.

Sphärische Aberration kann in optischen Systemen aus mehreren Linsen bestehen oft durch eine Kombination mehrerer Linsenoberflächen reduziert werden.

Chromatische Aberration (Farblängsfehler)

Der Brechungsindex jeden Materials variiert mit der Wellenlänge (sprich Farbe) des einfallenden Lichts hier <math> \lambda </math> abgekürzt. Die Bestimmungsgleichung für Brennweite <math> f </math> enthält den Brechungsindex n </math> der eigentlich als <math> n(\lambda) geschrieben werden sollte um die Abhängigkeit von Wellenlänge zu betonen.

Insofern ist die Brennweite auch von Wellenlänge abhängig so dass Licht verschiedener Wellenlänge verschiedenen Punkten fokussiert wird. Das Bild eines erscheint dann mit farbigen Rändern um das Der Begriff chromatisch stammt vom griechischen Wort für Farbe.

Chromatische Aberration kann durch zwei direkt Linsen die ein achromatisches Doppel bilden reduziert werden. Die Materialien der Linsen werden dabei derart gewählt dass in bestimmten Wellenlängenbereich die Effekte beider Linsen sich kompensieren.

Koma (Asymmetriefehler)

Eine Koma (von lat.: Coma Haar Schweif) kann sowohl bei Linsen auch bei Spiegeloptiken auftreten.

Lichtstrahlen die von einem Objektpunkt abseits optischen Achse kommen also als paralleles oder Strahlenbündel schräg zur optischen Achse in ein oder einen Teleskopspiegel einfallen werden auch abseits dieser Achse Bei unvollkommenen optischen Systemen erfolgt diese Bündelung Das Bild eines Punktes (zum Beispiel das Sterns) wird verzerrt und hat ähnlich wie Bild eines Kometen einen Schweif.

weitere Arten von Abbildungsfehlern

• Astigmatismus (siehe auch Augenoptik )
• Bildfeldwölbung (Krümmung der Brenn"ebene")
• Verzeichnung (Verzerrung im Bildmaßstab)
• Vignettierung (dunklere Randzone)

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