Was ist eigentlich … ein Filter?

Abb.: Filter dienen dazu, bestimmte Bereiche des Lichtes durchzulassen oder zu sperren. Peter Oden

Filter kommen im astronomischen Hobbybereich sehr häufig zum Einsatz. Farbfilter, die hauptsächlich für rotes, grünes, blaues, gelbes Licht oder Licht einer anderen Farbe durchlässig sind, dienen dazu, besondere Strukturen in den beobachteten Objekten hervorzuheben oder andere störende Effekte zu unterdrücken.

Absorptionsfilter

Die gängigsten und verbreitetsten Filter sind Absorptionsfilter. Deren Wirkung beruht darauf, dass bestimmte Wellenlängen des Lichts im Filtermaterial absorbiert, das heißt nicht durchgelassen werden. Das Filtermaterial kann entweder eine Farblösung, die zwischen zwei Glasplatten angebracht ist, sein oder eine Substanz, die bereits bei der Herstellung in die Glasmischung eingebracht wurde. Auch das Aufdampfen auf eine Glasoberfläche ist verbreitet.

Wird von einem solchen Filter Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches absorbiert, so erscheint das durchgelassene Licht in der Komplementärfarbe des gesperrten Lichts. Der Übergang vom durchgelassenen zum gesperrten Bereich kann gleitend sein oder innerhalb eines sehr kleinen Wellenlängenbereiches erfolgen (sogenannte Kantenfilter).

Durch Kombination verschiedener Filterschichten hintereinander kann die Bandbreite des durchgelassenen Lichtes gezielt auf vergleichsweise enge Bereiche (bis zu 30nm) eingegrenzt werden (sogenannte BreitbandBandfilter).

Abb.: Bandfilter mit unterschiedlichen breiten Durchlassbereichen dienen dazu, besondere Merkmale zum Beispiel bei der Planetenbeobachtung zu betonen. Peter Oden

Interferenzfilter

Nach einem völlig anderen Prinzip funktionieren die Interferenzfilter. Bei dieser Filterart werden Metallschichten oder dielektrische Schichten auf dünne Glas- oder Quarzplatten aufgedampft. Auftreffendes Licht wird intern an den beiden reflektierenden Grenzflächen dieser Schicht sehr oft hin und her reflektiert, wobei ein geringer Teil auch austritt (durchgelassen wird).

Licht, dessen halbe Wellenlänge kein ganzzahliges Vielfaches der Schichtdicke ist, schwächt sich bei diesen Reflektionen durch Interferenzeffekte (daher der Name) sehr schnell ab und wird dadurch komplett gelöscht. Licht, dessen halbe Wellenlänge allerdings genau ein ganzzahliges Vielfaches der Schichtdicke ist, wird so oft ohne Auslöschung intern reflektiert, dass letztendlich ein nennenswerter Anteil den Filter wieder verlässt.

Abb.: Durch häufige interne Reflektion in einer Schicht, deren Dicke ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge ist, wird das Licht häufig reflektiert und kann teilweise austreten, während andere Wellenlängen durch Interferenz gelöscht werden. Peter Oden

Im Amateurbereich sind am verbreitetsten die sogenannten Schmalband-Bandfilter (bis hinter zu 3nm Bandbreite). Mit solchen Schmalband-Filtern können auch unter lichtverschmutztem Himmel schwache Nebel visuell betont oder fotografiert werden.

Aufgrund der beschriebenen Abhängigkeit der Schichtdicke von der durchgelassenen Wellenlänge ergibt sich auch ein Nachteil von Interferenzfiltern. Sie sind darauf ausgelegt, dass das einfallende Licht im Wesentlichen senkrecht auf die Filterschicht auftritt. Für schräg einfallendes Licht ergibt sich ein anderer Abstand der beiden Oberfläche, was zu einer Veränderung der durchgelassenen Lichtwellenlänge führt. Das kann sich bei sehr schmalbandigen Filtern und Teleskopen mit Öffnungsverhältnissen von f/4 oder geringer bereits am Bildrand bemerkbar machen.

Abb: Ein OIII-Filter, der nur die Emissionslinie des zweifach ionisierten Sauerstoffs durchlässt (grün), erscheint bei schrägem Einblick rötlich. Peter Oden

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