amaakratisch

Ein amakatisches optisches System ist eines, in dem Lichtstrahlen unabhängig von ihrem Einfallswinkel oder ihrer Wellenlänge in einem einzigen Brennpunkt zusammenlaufen. Der Begriff stammt aus griechischen Wurzeln und bedeutet «ohne Trennung» oder «vereinigt». In der praktischen Abbildungsarbeit bestimmt diese Eigenschaft, ob ein Linsen- oder Spiegelsystem ein scharfes Bild erzeugen kann oder ob chromatische und sphärische Aberrationen das Ergebnis verschlechtern.

Die meisten echten Linsen sind nicht vollkommen amakatisch. Sphärische Aberration tritt auf, weil die äußeren Zonen einer Linse Licht stärker brechen als die mittlere Zone, wodurch Strahlen zu verschiedenen Brennpunkten entlang der optischen Achse gestreut werden. Chromatische Aberration entsteht, weil verschiedene Wellenlängen in unterschiedlichen Winkeln gebrochen werden und weißes Licht in farbigen Säumen auf der Brennebene aufspalten. Um eine nahezu amakatische Leistung zu erreichen, sind sorgfältige Linsendesign, die Verwendung mehrerer Elemente mit unterschiedlichen Brechungsindizes und manchmal asphärische Oberflächen mit präzisen Spezifikationen erforderlich.

Praktische Grenzen und Messung

In der Qualitätskontrolle und optischen Prüfung wird der Grad der Akromatizität durch die Streuung von Brennpunkten über das Spektrum und über die Linsenöffnung gemessen. Ein für chromatische Aberrationskorrektur spezifiziertes Mikroskopobjektiv könnte beispielsweise die Brennpunktvarianz über sichtbare Wellenlängen auf 0,5 Mikrometer begrenzen. Prüfverfahren umfassen visuelle Beurteilung durch das Okular, Laser-Interferometrie zur Abbildung der Wellenfrontabweichung und fotografische Tests bei verschiedenen Fokuspositionen.

Der Begriff amakatisch erscheint am häufigsten in älteren optischen Fachliteratur und in formalen Definitionen von Aberrationsklassen. Moderne optische Ingenieure sprechen stattdessen von «korrigiert» oder «achromatisch» (zur Behebung von Farbfehlern) und «aplanatisch» (zur Behebung von sphärischen Aberrationen). Eine in historischen Texten oder spezialisierten Kontexten als amakatisch beschriebene Linse sollte als außergewöhnlich gut korrigiert für ihre Zeit und ihren Bestimmungszweck verstanden werden, obwohl sie in absoluten Begriffen niemals vollkommen ist.

Das Streben nach amakatischem Verhalten treibt die Linsengestaltung von einfachen achromatischen Doppeln in Feldmikroskopen bis zu komplexen mehrelementigen Anordnungen in hochauflösenden Kamerasystemen und Spektrometrie-Instrumenten voran. Der Aufwand lohnt sich, weil auch kleine Restabberation über lange optische Wege und hohe Vergrößerungen hinweg zusammenkommen und Kontrast und Auflösung auf Weise reduzieren, die eine Nachbearbeitung nicht vollständig ausgleichen kann.