Apochromatismus

Apochromatismus beschreibt eine Linse oder ein optisches System, das korrigiert ist, um zwei große Arten von Aberration gleichzeitig zu eliminieren: chromatische Aberration (das Versagen verschiedener Wellenlängen, im selben Punkt fokussiert zu werden) und sphärische Aberration (das Versagen von Lichtstrahlen in unterschiedlichen Abständen zur optischen Achse, in einem Punkt zusammenzulaufen). Eine echte apochromatische Linse bringt mindestens drei Wellenlängen scharf in dieselbe Ebene, während sie gleichzeitig sphärische Verzerrung über die gesamte Apertur korrigiert.

In der Mikroskopie sind apochromatische Objektive der Standard. Sie setzen üblicherweise drei oder vier Linsenelemente aus speziellem niedrigdispersivem Glas ein, einschließlich ein oder mehrerer Elemente aus Glas mit anomaler Dispersion, das sich den normalen optischen Regeln widersetzt. Diese Objektive korrigieren chromatische Aberration über das sichtbare Spektrum und nahes Ultraviolett und reduzieren sphärische Aberration auf wenige Nanometer. Einsteigermodelle apochromatischer Mikroskopobjektive beginnen bei etwa 60x Vergrößerung; hochwertige Immersionsversionen bei 100x oder 63x sind üblich in Forschung und Pathologie.

Der Begriff steht in einer Hierarchie der Korrektur. Eine einfache Linse ist achromatisch, wenn sie chromatische Aberration für zwei Wellenlängen korrigiert; sie ist apochromatisch, wenn sie für drei oder mehr Wellenlängen korrigiert und gleichzeitig sphärische Aberration kontrolliert. In Teleskopen und hochwertigen Kameras wurden apochromatische Refraktoren im zwanzigsten Jahrhundert beliebt, weil sie schärfere Sternabbildungen und bessere Farbwiedergabe als achromatische Designs liefern, allerdings zu deutlich höheren Kosten und Gewicht.

Die Herstellung apochromatischer Linsen erfordert präzises Schleifen von Elementen, optischen Klebstoff mit exaktem Brechungsindex und strenge Überprüfung während der Montage. Jeder verbleibende Abstandsfehler oder jede Fehlausrichtung innerer Flächen kann die Leistung merklich verschlechtern. Staub oder Pilzwachstum in versiegelten Objektiven beeinträchtigen ebenfalls die Korrektur, da die Wirksamkeit des Designs auf exakter Geometrie im gesamten Strahlengang beruht.

Der Name verbindet das griechische Präfix apo (weg von, oder über) mit chroma (Farbe) und bedeutet wörtlich, dass Farbe weggeführt oder getrennt wird. Der Begriff entstand im neunzehnten Jahrhundert in deutscher optischer Fachliteratur, als Hersteller mehrelementige Designs verfeinerten. Heute sind apochromat und APO Standardabkürzungen in Spezifikationen für Mikroskopie- und Astronomieausrüstung.