Chromatische Aberration

Alle sphärischen Linsen haben den Effekt des chromatischen Längsfehlers. Das Prinzip sieht man gut an der Lichtbrechung bei einem Prima:

Die Lichtbrechung hängt von der Wellenlänge ab: Der Brennpunkt einer Linse verschiebt sich je nach Farbe (Wellenlänge). (siehe Abbildung 2)

Diese Fokusdifferenzen führen zu sogenannten Farbsäumen im Bild.

Bei extrem harten Kontrasten eines Hell-Dunkel-Musters führt es zu farbigen Verläufen an den Kantenrändern, aber auch zu einer Kontrastminderung im Bild aufgrund der unscharfen Abbildung.

Jede Glasart ist durch die Funktion n (λ) gekennzeichnet. So ist für Glas die Brechzahl von rotem Licht kleiner als die von kurzwelligem, blauem Licht (Brechung ist abhängig von der Wellenlänge des Lichts). Bei der chromatischen Aberration wird unter Farblängsfehlern (longitudinale chromatische Aberration) und Farbvergrösserungsfehlern (transversale chromatische Aberration) unterschieden. Die ersten sind Fehler, die die Lage des Bildes beeinflussen; Die Farbvergrösserungsfehler beeinflussen hingegen die Ausmasse des Bildes. Eine Charakterisierung des Farblängsfehlers erfolgt durch die Differenz der Bildweiten des blauen und roten Lichtes bestimmter Wellenlänge.

Hierbei verwendet man häufig im roten Spektralbereich die Wellenlänge 643,8 nm und für den blauen Bereich die Wellenlänge 480 nm.

Bei den meisten transparenten Stoffen steigt im sichtbaren Bereich der Brechungsindex mit der Frequenz an, Glas bricht blaues Licht stärker als rotes. Man spricht von normaler Dispersion. Spezielle Glassorten (Fluorit-Kronglas) haben Kennzahlen um 85.

Magnesiumfluorid erreicht sogar eine Abbe-Zahl von 95, seine Dispersion ist also besonders gering.

Achromat: Ein solches Linsensystem bildet blaues und rotes Licht der Wellenlängen 486 nm (F) und 656 nm (C) auf den gleichen Punkt ab

Bei einem Apochromat werden sogar drei Linsen eingesetzt und damit auch das grüne Licht auf einen Fokuspunkt abgebildet.

Anmerkung:

Ein Kronglas hat eine geringe Dispersion (grosse Abbe-Zahl, über 50) und eine geringe Brechung (1,5-1,6)

Ein Flintglas hat eine hohe Dispersion (kleine Abbe-Zahl, unter 50) und eine höhere Brechung (1,5 -2.0)