Apochromat
Als Apochromat (griech. etwa für frei von Farben; engl. apochromatic lens) bezeichnet man eine spezielle optische Konstruktion, die den Farbfehler sehr weitgehend reduziert oder beseitigt. Im Gegensatz zu einem Achromaten wird nicht nur das primäre, sondern auch das sekundäre_Spektrum korrigiert.In der ursprünglichen Bedeutung ist ein apochromatisches Linsensystem so berechnet, dass die Schnittweite für drei Wellenlängen (Farben) im sichtbaren Bereich übereinstimmt, während beim einfacheren Achromaten die Übereinstimmung für nur zwei Wellenlängen gefordert ist. Auch für die übrigen Wellenlängen ergibt sich dann nur eine sehr kleine Abweichung der Schnittweite, und der Farblängsfehler ist somit sehr gut korrigiert.
Funktionsweise
Die durchlaufenden Lichtstrahlen werden – abhängig von ihrer Wellenlänge – unterschiedlich stark von einer Linse gebrochen (Dispersion) und treffen somit nicht genau auf demselben Punkt der Bildebene auf. Es entstehen Unschärfen und Farbsäume (siehe chromatische_Aberration).
Die Konstruktion der achromatischen Linsensysteme beruht darauf, dass das Verhältnis von Brechzahl und Dispersion von verschiedenen Glassorten verschieden ist, was sich in verschiedenen Abbe-Zahlen ausdrückt. Wäre dieses Verhältnis gleich, gäbe es keine Möglichkeit, den Farbfehler von Linsensystemen auszugleichen.
Der verbleibende Farbfehler eines Achromaten wird sekundäres Spektrum genannt. Durch Einsatz von mindestens drei Glassorten kann auch dieses sekundäre Spektrum beim echten Apochromaten zum Verschwinden gebracht werden. Der dann noch verbleibende Rest des Farbfehlers wird tertiäres Spektrum genannt.
Dafür muss man mindestens eine Linse aus Glas (oder anderem Material) mit besonderen Dispersionseigenschaften verwenden, wie Fluorit, Langkronglas (Fluorkronglas) und Kurzflintglas. Langkronglas besitzt eine hohe Teildispersion im kurzwelligen (blauen) Bereich des Spektrums, d. h. die Brechzahl ändert sich hier stark mit der Wellenlänge, verglichen mit seiner Teildispersion im langwelligen (roten) Bereich. Kurzflintglas hat hier hingegen eine relativ geringe Teildispersion. Solche speziellen Glassorten sind notwendig, um das sekundäre Spektrum zu beeinflussen. Bei gewöhnlichen Glassorten ist die Teildispersion eng mit der allgemeinen Dispersion (Abbe-Zahl) verknüpft. Durch Verwendung beliebig vieler Linsen aus solchen Gläsern könnte man das sekundäre Spektrum nicht wesentlich reduzieren.
Manchmal begnügt man sich mit einer erheblichen Reduktion des sekundären Spektrums, statt es völlig zu beseitigen. Diese Linsensysteme werden manchmal Halbapochromate genannt, aber oft unterscheidet man nicht so genau und bezeichnet sie ebenfalls als Apochromate.
Astronomie
Der klassische Weg zur Verringerung des Rest-Farbfehlers von Linsenfernrohren war die Wahl immer längerer Brennweiten (relativ zur Öffnung), erst der Wunsch nach kompakteren und lichtstärkeren Teleskopen (f:8 oder kürzer), führte zur Nachfrage nach den wesentlich teureren Apochromaten.
In der Astronomie wird meist eine Kombination von drei Linsen mit verschiedener Abbe-Zahl und Teildispersion als Apochromat verwendet. Die Linsen sind an ein oder zwei Kontaktflächen durchsichtig verkittet.
Für Fernrohre ab einer bestimmten Größe (Öffnung) ist es jedoch günstiger, statt eines solchen aufwendigen Linsensystems auf Spiegeloptiken überzugehen, die keinen Farbfehler aufweisen.
Mikroskopie
Da Mikroskop-Objektive für höhere Vergrößerungen immer mit großer Öffnung (numerische Apertur) arbeiten um die nötige Auflösung zu erzielen, ist der Farbfehler hier besonders störend und die Entwicklung apochromatischer Objektive durch Zeiss galt als großer Fortschritt.
Für die Mikroskopfotografie kommen weitere Anforderungen wie die Ebnung des Bildfeldes auch in den Randbereichen hinzu; Objektive die dies leisten heißen Planachromaten und Planapochromaten und wurden 1938 bei Zeiss erfunden.
Fotografie & Spektive
In der Fotografie werden apochromatische Objektive häufig mit der Abkürzung APO gekennzeichnet und vor allem in höherwertigen Tele- und Weitwinkelobjektiven eingesetzt; insbesondere beim Fotografieren mit Offenblende wird dann eine merklich gesteigerte Abbildungsleistung erzielt.
Leica hat eine Spektivreihe in seinem Programm, welches ebenfalls mit der APO-Technologie ausgestattet ist. Diese Spektive sind ein wenig schwerer als die baugleichen Geräte ohne APO, kosten aber deutlich mehr. Die bessere Farbqualität macht sich jedoch auch hier bezahlt, und ist bei astronomischen Beobachtungen nahezu unerlässlich.
Weblinks
• Carl Zeiss Apochromat 2.5 mm für die Mikroskopie
• Carl Zeiss Apochromat 4 mm für die Mikroskopie
• Camera Lens News, darin Artikel: Achromat, Apochromat, Superachromat - Worin unterscheiden sie sich? von Dr. Hannfried Zügge
