Achromatismus

Als Achromatismus oder Achromasie (griech. für ‚Farblosigkeit‘) bezeichnet man die Ablenkung des weißen Lichts durch Prismen und Linsen ohne Zerlegung desselben in seine farbigen Bestandteile.

Beschreibung und Vorkommen

Lässt man Sonnenlicht auf ein keilförmiges Glasstück (Prisma) fallen, so werden dieselben nicht nur abgelenkt, sondern zugleich zu einem farbigen Strahlenfächer ausgebreitet, so dass statt eines weißen Lichtflecks auf der gegenüberstehenden Wand ein in den Regenbogenfarben prangender Lichtstreif, das Lichtspektrum, erscheint (siehe Dispersion (Physik)).

Die Entfernung dieses Spektrums von der Stelle, wo jener weiße Lichtfleck hätte erscheinen sollen, kann als Maß für die durch das Prisma hervorgebrachte Ablenkung gelten, die Länge des Spektrums als Maß für die Fähigkeit des Prismas, das weiße Licht in seine farbigen Bestandteile zu zerlegen, oder für seine Farbenzerstreuung.

Bringt man nun hinter den Glaskeil einen zweiten ganz gleichen, jedoch so, dass er seine Schneide nach der entgegengesetzten Seite wendet, so lenkt derselbe das Lichtbündel wieder zurück an seine ursprüngliche Stelle und schiebt den Farbenfächer wieder zusammen. Auf der Wand erscheint daher ein weißer Lichtfleck in der Richtung der einfallenden Strahlen. Das zweite Prisma hat also die durch das erste hervorgebrachte Farbenzerstreuung, zugleich aber auch die Ablenkung wieder rückgängig gemacht. Um nur die Farbenzerstreuung, nicht aber auch die Ablenkung aufzuheben, müsste man dem ersten Prisma ein zweites entgegenwirken lassen, welches für sich allein ein ebenso langes Spektrum entwirft, dasselbe aber weniger ablenkt; dieses Prisma würde den aus dem ersten tretenden Farbenfächer wieder zu einem weißen Strahlenbündel zusammenfalten, jedoch nicht ganz in die ursprüngliche Richtung zurücklenken.

Besteht das erste Prisma aus gewöhnlichem Glas (Kronglas), so kann man ein zweites mit den verlangten Eigenschaften aus Flintglas herstellen. Ein Flintprisma gibt nämlich ein etwa doppelt so langes Spektrum wie ein Kronprisma, wenn der Winkel an der Kante bei beiden gleich groß ist, jedoch bei weitem nicht die doppelte Ablenkung. Nimmt man daher ein Flintprisma, dessen Winkel etwa halb so groß ist wie derjenige des Kronprismas, so bringt dasselbe zwar ein ebenso langes Spektrum, aber eine beträchtlich geringere Ablenkung hervor als dieses und wird daher, mit ihm in entgegengesetzter Lage vereinigt, die Farbenzerstreuung desselben beseitigen, die Ablenkung dagegen zwar vermindern, jedoch nicht völlig aufheben.

Die Vereinigung beider Prismen bildet nun ein Prisma ohne Farbenzerstreuung oder ein achromatisches (farbloses) Prisma, welches auf dem Schirm einen zur Seite gelenkten weißen Lichtfleck erzeugt. Infolge der ungleichen Brechbarkeit verschiedenfarbiger Strahlen vermag eine gewöhnliche Sammellinse die Strahlen, welche von einem Punkt ausgehen, nicht wieder genau in einem Punkt zusammenzufassen; denn die stärker gebrochenen blauen Strahlen werden sich in einem der Linse näher gelegenen, die weniger brechbaren roten erst in einem entfernteren Punkt vereinigen.

Die Bilder, welche eine solche Linse entwirft, sind daher nicht scharf begrenzt, sondern von farbigen Säumen umgeben. Man nennt diesen Fehler die Farbenabweichung (chromatische Aberration) der Linsen.

Ein Fernrohr oder ein Mikroskop, aus solchen Linsen zusammengesetzt, würde wegen der Undeutlichkeit seiner Bilder nur geringen Wert besitzen. Wirklich brauchbare Linsenfernrohre herzustellen, war nicht eher möglich, als bis es gelungen war, Linsen ohne Farbenabweichung (achromatische Linsen) zu verfertigen. Das achromatische Prisma zeigt uns den Weg, auf welchem diese für die praktische Optik hochwichtige Aufgabe gelöst worden ist.

Achromatische Linse

Um nämlich die Farbenzerstreuung einer Sammellinse aus Kronglas (A) aufzuheben, bringen wir unmittelbar hinter sie eine Zerstreuungslinse aus Flintglas (B), welche nur eine halb so große Ablenkung, aber die gleiche Farbenzerstreuung wie jene hervorbringt und zwar beides in entgegengesetztem Sinn wie jene.

Der weiße Lichtstrahl L wird von der Kronglaslinse in einen Farbenfächer ausgebreitet, dessen roter Strahl die Achse in dem entfernteren Punkt r, dessen violetter Strahl sie in dem nähern Punkt v trifft. Durch die Flintglaslinse werden die Strahlen wieder von der Achse weggelenkt und zwar dieser um so viel stärker als jener, dass beide miteinander und mit den zwischenliegenden Strahlen des Farbenfächers zu einem weißen Strahl vereinigt die Achse in dem entferntern Punkt p schneiden.

Die beiden Linsen miteinander vereinigt (sie werden häufig mittels eines durchsichtigen Kittes, nämlich mit Kanadabalsam, zu einem Stück zusammengekittet) bilden nun eine achromatische Linse, welche alle von einem weißen Punkt ausgehenden Strahlen auch wieder zu einem weißen Bildpunkt vereinigt.