Kurz & knapp
Die chromatische Aberration ist ein Abbildungsfehler, bei dem eine Linse Licht verschiedener Farben unterschiedlich stark bricht. Das Bild zeigt dann farbige Säume an Kanten; Achromate und Apochromate korrigieren diesen Fehler teilweise oder weitgehend.
Inhalt
Weißes Licht besteht aus vielen Farben. Glas bricht kurzwelliges blaues Licht stärker als langwelliges rotes. Dieses Phänomen heißt Dispersion. Eine einfache Sammellinse hat deshalb für jede Farbe eine andere Brennweite, und die Farben bilden das Objekt in unterschiedlichen Ebenen ab.
Zwei Erscheinungsformen
| Fehler | Wirkung im Bild | Wo sichtbar |
|---|---|---|
| Farblängsfehler | Farbige Säume vor und hinter der Fokusebene | Im ganzen Bild |
| Farbquerfehler | Farbränder an Hell-Dunkel-Kanten | Am Bildrand, nicht in der Mitte |
Wie die Optik dagegen vorgeht
Die Konstrukteure kombinieren Linsen aus Gläsern mit verschiedener Dispersion. Bei einem Achromat werden zwei Farben (meist Rot und Blau) auf einen gemeinsamen Brennpunkt gebracht. Ein Apochromat bringt zusätzlich Grün dazu, der Farbfehler ist dann kaum noch sichtbar. Solche Objektive sind aufwändig und entsprechend teuer; oft tragen sie die Aufschrift „Apo“.
Was das für Dich bedeutet
Einsteiger-Mikroskope arbeiten in der Regel mit Achromaten oder einfacheren Linsen. Deshalb siehst Du bei hoher Vergrößerung oft bläuliche oder rötliche Ränder an dunklen Strukturen. Diese Ränder sind ein Zeichen des Farbfehlers, kein Defekt. Sie lassen sich im Alltag etwas mindern:
- Schließe die Aperturblende leicht; das senkt vor allem den Farblängsfehler.
- Setze einen Grünfilter ein, falls Dein Mikroskop einen mitbringt. Dann gelangt nur ein schmaler Wellenlängenbereich ins Bild, und die Farbsäume treten zurück.
- Verwende bei hoher Vergrößerung ein hochwertigeres Objektiv statt nur ein stärkeres Okular.
Ein Zahlenbeispiel: Zwischen blauem und rotem Licht liegen im sichtbaren Spektrum grob 450 und 650 Nanometer Wellenlänge. Dieser Unterschied reicht bereits, damit eine Linse für beide Enden verschiedene Fokuslagen hat. Ein Planobjektiv korrigiert zusätzlich die Bildfeldwölbung. Plan-Achromate vereinen beide Korrekturen.
Auch Okulare und Kameras sind betroffen
Der Farbfehler entsteht nicht nur im Objektiv. Auch Okulare und Kameraobjektive tragen dazu bei, besonders einfache Weitwinkelokulare mit großem Sichtfeld. Bei Digitalmikroskopen zeigt sich der Fehler als farbige Ränder am Bildrand, wo der Farbquerfehler stärker wirkt. Manche Kameras und Programme rechnen den Querfehler heraus, indem sie die Farbkanäle gegeneinander verschieben. Das hilft bei Randsäumen, bringt aber keine zusätzlichen Details zurück.
Ein weiteres Zeichen ist der Wechsel der Farbsäume beim Fokussieren. Läufst Du knapp vor dem Fokus, erscheint ein Saum in einer Farbe, knapp dahinter in der Gegenfarbe. Dieses Verhalten spricht für einen Farblängsfehler und lässt sich leicht beobachten.
Gut zu wissen: Die chromatische Aberration ist nicht mit der sphärischen Aberration identisch. Diese hängt von der Form der Linse ab und betrifft alle Farben gleichermaßen.
Verwandte Begriffe
Worauf es bei der Optik ankommt, steht im Ratgeber Okulare und Objektive.
Häufige Fragen
Was verursacht Farbsäume im Mikroskopbild?
Meist die chromatische Aberration. Das Glas bricht blaues und rotes Licht verschieden stark, sodass die Farben nicht am selben Ort scharf werden.
Wie unterscheiden sich Achromat und Apochromat?
Ein Achromat korrigiert den Farbfehler für zwei Farben, ein Apochromat für drei. Dadurch zeigt der Apochromat deutlich weniger Farbsäume, kostet aber mehr.
Lässt sich der Fehler nachträglich korrigieren?
Digital kann Software Farbsäume am Bildrand mindern. Der Farblängsfehler bleibt aber im Bild, weil er schon bei der Aufnahme entstanden ist.
Quellen
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