Was sind eigentlich … Abbildungsfehler?

Abb. 1: Diverse Fehler können bei der optischen Abbildung auftreten [Peter Oden]

In der Astronomie gibt es, wie jeder weiß, der dieses Hobby betreibt und jeder auch schon in der einen oder anderen Form schmerzhaft erfahren hat, finanziell praktisch keine Obergrenze für die in die Teleskope zu investierenden Beträge.

Warum bekommt man für um die 100€ bereits einen Refraktor mit 80mm Objektivlinse, kann aber genausogut 1000€ für so ein Instrument hinlegen? Und warum reicht nicht eine einzelne Linse im Objektiv, um das Licht zu bündeln? Ein Refraktor mit zwei Linsen ist viel besser als einer mit einer Linse und ein Triplet-APO mit drei Linsen im Objektiv ist wiederum deutlich besser, auch wenn sich der Preis exponentiell in die Höhe bewegt.

Der Grund liegt darin, dass sich das Licht durch die Linsen zwar streng nach den Strahlensätzen bewegt, aber daraus nicht automatisch folgt, dass das erzeugte Bild einwandfrei ist. Und diese optischen Fehler, die wir unter dem Begriff Abbildungsfehler zusammenfassen, sind es, die die Abbildungsqualität in billigen Teleskopen so negativ beeinflussen und zu deren Behebung oft ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, sowohl materiell durch zusätzliche korrigierende optische Elemente, als auch bei der Entwicklung durch die aufwendigen Berechnungen zur Ermittlung.

Abb. 2: Es kann sein, dass in der Bildmitte die Lichtstrahlen nicht exakt zusammenlaufen, oder außerhalb der Bildmitte nicht, oder dass gerade Linien nicht gerade abgebildet werden oder, oder , oder… [Peter Oden]
Leider gibt es nicht nur einen oder zwei Abbildungsfehler, sondern eine Vielzahl. Aus diesem Grunde möchte ich an dieser Stelle erst einmal nur die wesentlichen optischen Abbildungsfehler tabellarisch auflisten und in den kommenden Wochen sukzessive auf die wichtigsten Abbildungsfehler im Einzelnen eingehen.

Man kann die Abbildungsfehler grob in zwei Gruppen einteilen. Es gibt einerseits die reinen Abbildungsfehler, die auch bei Licht in nur einer Farbe (monochromatisch) auftreten, wie etwa Verzerrungen der Abbildungen. Das andere sind die Farbfehler, die dadurch auftreten, dass das Licht in unterschiedlichen Wellenlängen – also etwa rot oder blau – leicht verschiedene Wege durch die Optik nimmt, was zu unscharfen Abbildungen mit Farbrändern führt.

Zu den monochromatischen Abbildungsfehlern zählen:

Zu den chromatischen Abbildungsfehlern zählen:

Allein die Menge der hier vorab aufgelisteten Abbildungsfehler zeigt, wie hoch der Aufwand werden kann, um all diese Fehler in einem guten Objektiv zu korrigieren. Und da sich diese Fehler teilweise wiederum gegenseitig beeinflussen, wird klar, warum hochwertige Optiken teilweise in so exorbitante Preisregionen vorstoßen.

Hinzu kommen dann noch Fehler, die im Laufe der Fertigung oder des Zusammenbaus entstehen können. Auf die werden wir aber separat an anderer Stelle noch einmal eingehen.

2 Kommentare zu Was sind eigentlich … Abbildungsfehler?

  1. Guten Tag Herr Oden,

    Ich als Abiturientin muss für meine 5 Prüfungskomponente (Präsentationsprüfung) ein Thema finden und dazu eine Problemfrage die ich anhand einer Präsentation vorstelle. Ich habe mich für das Thema Abbildungsfehler an Linsen entschieden und bin zufällig auf ihren Artikel gestoßen. Ich habe mich für das Fach Physik entschieden und als Begleitfach Fotografie.

    Da Sie sich mit dem Thema besser auskennen als ich, wollte ich Sie fragen, ob Sie vielleicht eine Idee hätten, was für ein Problem ich bei diesem Thema aufgreifen könnte ?! Eine Frage wie zum Beispiel, „Wie kann man Abbildungsfehler verhindern“ oder ähnliches ist leider nicht möglich da diese Fragen zu „einfach“ sind.

    Ich würde mich wirklich sehr über eine Antwort freuen.

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