T.1. Optische Teleskope

T.1.1.1.1. Fehlerquellen: Aberrationen

Allen Refraktoren sind dieselben Probleme gemeinsam: Mit der Qualität der Linsen und anderer durchstrahlter optischer Bauteile steht und fällt die Leistungsfähigkeit des Fernrohrs. Linsen zeigen leider die verschiedensten Abbildungsfehler. In der Fachsprache der Optik werden diese Fehler auch Aberrationen genannt.

a) Abbildungsfehler unabhängig von der einfallenden Wellenlänge

Figur MCA: Beispiele für die Auswirkung monochromatischer Aberration (aus WO 2007 137 100 A2).

Der Begriff monochromatische Aberration umfasst die Fehler, die unabhängig von der Wellenlänge des durchstrahlenden Lichtes auftreten und die Schärfe einer Abbildung oder deren Lage betreffen.

Man unterscheidet hierbei Koma, Astigmatismus, sphärische Aberration, Wölbung des Bildfeldes und die so genannte Verzeichnung (siehe auch Figur MCA aus WO 2007 137 100 A2). Der Grund für ihr Auftreten besteht meist in Linsenfehlern. Diese entstehen, wenn die Linsen nicht optimal geschliffen wurden und daher für ihren Einsatzbereich nicht die benötigte Geometrie aufweisen.

Andere Gründe sind Blasen oder Schlieren in der Glasmatrix, die trotz scheinbar idealer Geometrie den Strahlengang des Lichtes beeinflussen oder gar zu Streuungseffekten führen. Bei kleineren astronomischen Linsen war dieses Problem bereits seit dem 18. Jahrhundert durch sorgfältige Materialwahl und einen sauberen Produktionsprozess beherrschbar. Dies setzte allerdings ein großes handwerkliches Können des Glasmachers und des Schleifers voraus.

b) Abbildungsfehler abhängig von der einfallenden Wellenlänge

Unter der chromatischen Aberration sind Farbfehler zu verstehen, die aufgrund der unterschiedlichen Brechzahl eines Materials für unterschiedliche Wellenlängen des durchstrahlenden Lichtes auftreten.

Physikalisch bedeutet dies, dass die verschiedenen Wellenlängen des ins Fernrohr einfallenden Lichts durch die Linsen unterschiedlich stark gebrochen werden und für jede Wellenlänge ein anderer Brennpunkt besteht. Dadurch bilden sich farbige Ränder um das Beobachtungsobjekt, und das Bild wirkt verzerrt. Dieses Phänomen tritt bei gewöhnlichen Linsen praktisch immer auf. Zur Behebung der Farbfehler sind Korrekturelemente nötig. Die Suche nach derartigen Korrektoren nahm im 18. Jahrhundert einen weiten Raum ein und wird zuweilen aufgrund der Auswirkungen gerade in Großbritannien unter dem Begriff "Linsenkrise" zusammengefasst.

Zitiertes Patentdokument
Patentnummer	Jahr	Titel
WO 2007 137 100 A2	2007	High-order aberration correction for optimization of human visual function