Winkelapertur
Englisch: angular aperture
Scheinbarer Durchmesser der Blende eines Objektivs, wie er vom Brennpunkt aus gesehen erscheint.
Öffnungswinkel: der Lichtkegel, den eine Linse aufnimmt, gemessen in Grad
Der Öffnungswinkel ist der Winkel, den die Linsenöffnung vom Brennpunkt aus betrachtet aufspannt, üblicherweise in Grad oder als Halbwinkel angegeben. Er bestimmt, wie viel Licht gegen die Bildebene konvergiert, und regelt direkt die Lichtstärke des optischen Systems. Ein größerer Öffnungswinkel bedeutet, dass ein größerer Lichtkegel in das optische System eintritt, was sowohl die Belichtung als auch die Schärfentiefe bei Abbildungsanwendungen beeinflusst.
Die Beziehung zwischen Öffnungswinkel und den physischen Abmessungen der Linse wird durch die Brennweite bestimmt. Eine Linse mit 50 mm Brennweite und 25 mm Durchmesser der Blende erzeugt einen anderen Öffnungswinkel als eine Linse mit 100 mm Brennweite und derselben 25 mm Blendenöffnung. Deshalb können zwei Linsen mit identischen Blendenzahlen (beispielsweise beide f/2) unterschiedliche Öffnungswinkel aufweisen, wenn sich ihre Brennweiten unterscheiden. Die numerische Apertur, häufig in der Mikroskopie verwendet, ist ein verwandtes, aber unterschiedliches Maß, das den Brechungsindex des Mediums zwischen Linse und Präparat berücksichtigt.
Praktische Grenzen und optische Folgen
Der Öffnungswinkel wird durch Aberrationen begrenzt. Sphärische Aberration, Koma und Astigmatismus nehmen mit der Blendenöffnung zu und zwingen optische Konstrukteure, Korrekturelemente hinzuzufügen, um die Bildqualität zu erhalten. Hochwertige Linsen werden oft für einen bestimmten Blendendurchmesser korrigiert; das Abblenden verbessert die Schärfe durch Verringerung der Aberrationen, führt aber zu Lichtverlust. In der Mikroskopie erfordert eine numerische Apertur über 1,4 Ölimmersion, um Totalreflexion und Lichtverlust an der Glas-Luft-Grenzfläche zu vermeiden.
Der Begriff tritt am häufigsten in Mikroskopie-Spezifikationen und in Berechnungen optischer Systeme auf. Praktiker, die mit Teleskopen, Kameraobjektiven und Abbildungssystemen arbeiten, müssen den Öffnungswinkel berücksichtigen, wenn sie Lichttransmission, Beugungseffekte und Auflösungsvermögen vorhersagen. In älteren Texten und europäischen Quellen können Sie die verwandten Begriffe Aperturwinkel oder Akzeptanzwinkel als Synonyme finden, wobei Akzeptanzwinkel genauer gesagt den Lichtkegel bezeichnet, den eine Faser oder ein Detektor aufnehmen kann.