Techniklexikon

Aberration

1. In der Astronomie die scheinbare Ortsveränderung eines Gestirns, verursacht durch die sich bewegende Erde. 2. In der Optik auftretender Abbildungsfehler, der durch unterschiedliche Abbildungseigenschaften zusammengehöriger Linsen oder durch Licht verschiedener Farben zustande kommt. In der Fotografietechnik: 1. Sphärische Aberration (Abweichung) oder Öffnungsfehler: Sphärisch (kugelsymmetrisch) geschliffene Linsen besitzen keinen einheitlichen Brennpunkt. Dies trägt zur Verminderung der Schärfe bei. Bei unkorrigierten Linsen-Systemen vereinigen sich achsennahe Strahlen später als randnahe Strahlen (streng genommen darf nur monochromatisches Licht in Betracht gezogen werden, um die sphärische von der chromatischen Aberration eindeutig unterscheiden zu können, so daß durch eine Beschränkung auf achsennah einstrahlendes Licht bei der Aufnahme (durch Abblenden) eine Verbesserung der Schärfe erzielt werden kann. Dies trifft jedoch für korrigierte Objektive meist nicht mehr zu. Die sphärische Aberration kann durch asphärischen Schliff (Linsen) oder durch zusätzliche Linsen einer anderen Glassorte weitgehend nivelliert werden. 2. Chromatische Aberration: Die Ursache für diese farbabhängige Inkonstanz der Brennweite ist in der Dispersion des Lichtes zu suchen. Auch diese Art von Abbildungsfehlern wird durch Zusatzlinsen ausgeglichen. Fotografien, die mit schlecht oder nicht farbkorrigierten Objektiven gemacht wurden, weisen Farbränder um jedes scharfbegrenzte Detail auf. Abhalten Unter Abhalten (Abwedeln) versteht man normalerweise das partielle Fernhalten von Licht (mit der Hand oder mit speziellen Blenden und Masken) unter dem Vergrößerungsgerät während der Bildbelichtung. Bei sehr kontrastreichen Negativen ist das Positivmaterial nicht immer in der Lage, den Kontrast des Negativs zu bewältigen. Hier kann der Fotograf durch partielles Abhalten des Lichts das Ergebnis verbessern. Vor allem werden schwach gedeckte Bildpartien abgehalten, weil sie sonst auf dem Positiv zu dunkel oder ganz schwarz werden. Meist reicht das Abhalten allein nicht aus. Stärker gedeckte Stellen auf dem Negativ, welche im Positiv nicht genügend Zeichnung erhalten würden, müssen selektiv nachbelichtet werden, sofern der Rest des Bildes schon ausreichend belichtet ist. 1) Astronomie: kleine scheinbare Ortsverschiebung eines Gestirns am Himmel, die durch die Bewegung des Beobachters und die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts hervorgerufen wird. Das von einem Gestirn S auf den Mittelpunkt O des Objektivs eines Fernrohrs fallende Licht braucht eine gewisse Zeit, um zum Mittelpunkt M des Okulars zu gelangen (Abb.). Verschiebt sich während dieser Zeit das Fernrohr infolge der Bewegung der Erde um die Strecke MM ¢ , so trifft das Licht nicht mehr den Punkt M, sondern den Punkt M ¢ . Für einen Beobachter scheint somit das Licht des Sterns aus der Richtung S ¢  zu kommen. Um dies auszugleichen, muss das Fernrohr um den Winkel a in Richtung auf die Bewegungsrichtung der Erde gedreht werden. Der Aberrationswinkel a ist abhängig vom Verhältnis der Geschwindigkeiten des Fernrohrs zur Lichtgeschwindigkeit c sowie vom Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und der Bewegungsrichtung des Fernrohrs. Er ist am grössten, wenn die Richtung zu einem Gestirn senkrecht auf der Richtung der Erdbewegung steht (a_max = 20,5 ² ). Man unterscheidet drei Aberrationseffekte: Die tägliche Aberration wird durch die Rotation der Erde verursacht. Der Aberrationswinkel a in Abhängigkeit von der geographischen Breite j des Beobachtungsortes berechnet sich zu (a = 0,32 ² cosj). Er ist am Erdäquator (Rotationsgeschwindigkeit  = 465m/s) mit a = 0,32 ²  am grössten und nimmt zu den Polen hin bis auf Null ab. Ein Stern erscheint beim Durchgang durch den Meridian, z.B. auf der Nordhemisphäre, um diesen kleinen Winkelbetrag nach Osten verschoben. Die jährliche Aberration, hervorgerufen durch die elliptische Umlaufbewegung der Erde um die Sonne, macht sich dadurch bemerkbar, dass ein Stern im Laufe eines Jahres eine elliptische, kreisförmige oder geradlinige Bahn - je nach seiner Position an der Himmelssphäre - um seinen wahren Ort beschreibt. Ein Stern am Pol der Ekliptik führt eine Bewegung auf einem Kreis mit dem Radius a = /c = 20,48 ²  aus, ein Stern in der Ekliptik eine geradlinige Bewegung mit der maximalen Auslenkung von  ± a. Alle anderen Sterne beschreiben eine Ellipse mit zur Ekliptik paralleler grosser Halbachse. Die säkulare Aberration wird durch die Bewegung der Sonne im Milchstrassensystem hervorgerufen und spielt in der praktischen Astronomie keine Rolle, da sie keine Auswirkung auf die gegenseitige Lage der Himmelskörper zueinander hat. Die Planetenaberration ist die Veränderung des Planetenorts während der Zeit, die das Licht benötigt, um vom Planeten zur Erde zu gelangen (Aberrationszeit). Sie muss bei der Bahnbestimmung dieser Körper berücksichtigt werden. Die (jährliche) Aberration wurde 1728 von J. Bradley bei der Messung von trigonometrischen Parallaxen entdeckt. Dies sind winzige jährliche Verschiebungen der Sternörter naheliegender Sterne gegenüber den weiter entfernten Hintergrundsternen, die durch die Verschiebung der Position des Beobachters infolge der jährlichen Bewegung der Erde verursacht werden, aber von der Aberration unabhängig sind.  [GR1, NF]

2) Optik: Abbildungsfehler.

Aberration: a) Bei einem ruhenden Beobachter erscheint der Stern S immer in der Bildmitte; b) bewegt sich ein Beobachter mit der Geschwindigkeit , so erscheint der Stern rechts von der Bildmitte. Der Beobachter muss zum Ausgleich sein Teleskop um den Aberrationswinkel a in Bewegungsrichtung drehen. Da /c << 1, gilt tana » a = /c.