Achromatismus

Achromatismus ist die optische Eigenschaft eines Linsensystems, das chromatische Aberration korrigiert, also den wellenlängenabhängigen Fokussierfehler, der in Bildern zu Farbsäumen führt. Weißes Licht besteht aus verschiedenen Wellenlängen, und Glas bricht kürzere Wellenlängen (Blau) stärker als längere (Rot). Eine einfache Linse fokussiert diese Farben in unterschiedlichen Abständen hinter dem Glas und erzeugt farbige Halos um Objekte. Eine achromatische Linse bringt zwei oder mehr Wellenlängen im gleichen Punkt in den Fokus und beseitigt damit diese Farbaufspaltung.

Das Standard-Achromat besteht aus einer Dublette mit einer positiven Kronglas-Linse und einer negativen Flintglas-Linse. Kronglas hat niedrige Dispersion (langsame Farbaufspaltung), Flintglas hat hohe Dispersion. Durch die richtige Wahl der Glassorten und Krümmungen hebt sich die Dispersion des einen Elements gegen die Dispersion des anderen auf. Das Ergebnis ist eine Linse, die rotes und blaues Licht nahezu im gleichen Punkt fokussiert, während grünes Licht dazwischen liegt. Dies bleibt das Standard-Korrekturprinzip in Mikroskopen, Teleskopen und Kameraobjektiven, wo Kosten und Einfachheit eine Rolle spielen.

Achromatismus wird daran gemessen, wie gut zwei Wellenlängen in den Fokus gebracht werden. Die Standard-Referenzpunkte sind die F-Linie (486 nm, Blau) und die C-Linie (656 nm, Rot) des Wasserstoffspektrums. Eine achromatische Linse zeigt noch immer einen Fokussierfehler bei anderen Farben, genannt sekundäres Spektrum. Apochromatische Konstruktionen korrigieren drei oder mehr Wellenlängen und reduzieren das sekundäre Spektrum weiter, erfordern aber teure Gläser mit seltenen Erden und komplexere Konstruktion. Die meiste optische Arbeit akzeptiert den Kompromiss des einfachen Achromats.

Die Wirksamkeit des Achromatismus hängt von der Linsenstärke, den verwendeten Gläsern und den Luftabständen zwischen den Elementen ab. Dicke Linsen und große Blenden verschlimmern die chromatische Aberration; achromatische Korrektur wird schwieriger zu erreichen. Bei Mikroskop-Objektiven ist Achromatismus der Standard, höherwertige Ausführungen (Fluorit und Apochromat) sind für farbkritische Arbeiten und höhere Vergrößerungen vorgesehen. Bei Kameraobjektiven deutet falsches Farbspiel an hochfrequenten Kanten oft auf unzureichende achromatische Korrektion hin.

Der Begriff stammt aus dem Griechischen, a- (ohne) und chroma (Farbe). Er kam im 18. Jahrhundert in den optischen Wortschatz, als Chester Moore Hall und später John Dollond Linsensysteme entwickelten, die Newtons Überzeugung widerlegten, dass Farbaufspaltung untrennbar mit Brechung verbunden sei. Heute bleibt Achromatismus grundlegend; er unterscheidet brauchbare Optik von dekorativem Glas.