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Wissen

Vergütung

Einen klaren Blick: Alle Ferngläser, die das bieten, haben ein fast unsichtbares Merkmal. Achten Sie mal darauf.

Was auf Fotos manchmal ganz reizvoll wirken kann, möchte man bei der Beobachtung durch ein Fernglas auf jeden Fall vermeiden: es sind die Reflexe. Auf jeder optischen Fläche entstehen sie und ärgern den Beobachter, wenn sie zu stark werden. Idealerweise soll alles Licht, das auf eine Linse trifft auch komplett durch sie hindurch. Doch das wäre einfach zu schön.

So viel Licht verliert ein Fernglas

Dennoch kommen die Forscher diesem Idealzustand immer wieder ein kleines Stück näher. Auf allen optischen Flächen werden 4% des Lichts wieder zurückreflektiert. Je schräger der Lichteinfall, desto hoher können die Reflexe steigen. In der Gesamtsumme aller Linsen und Prismen, kann durchaus die Hälfte des eintreffenden Lichts verlorengehen. In einigermaßen guten Ferngläsern kommt 90% des eintreffenden Lichts auch im Auge des Beobachters an.

Die Lösung: Beschichtungen

Heutzutage verwenden eigentlich alle Hersteller sogenannte Multivergütungen (oder Mehrfachvergütungen). Das sind ultradünne Schichten, die eine Reflexminderung bewirken sollen. Doch jeder Fabrikant von Optiken kocht hier sein eigenes Süppchen – hat sein Geheimrezept.

Wichtig bei der Reflexminderung ist die Brechzahl und die Schichtdicke, die wiederum von der Brechzahl der Linsen abhängig sind. Als Schichtmaterial kommen oft das klassische Magnesiumfluorid oder Siliziumoxid zum Einsatz, es gibt aber auch andere chemische Varianten. In der Regel wir eine Schicht im sogenannten Hochvakuum aufgedampft. Hierzu werden die Gläser in dichte Behälter, den sog. Rezipienten, gelegt. Es entsteht ein Unterdruck. Die Moleküle reagieren dann mit sich selbst und auch mit den Wänden des Behälters.

Die Aufdampfung einer Reflexminderndes Schicht auf ein Substart ist ein hochkompliziertes Verfahren. Geringste Abweichungen in der Produktion können zu völlig anderen Eigenschaften der Schicht führen.

Wie kommt es zur Reflexminderung?

Die Reduzierung von unerwünschten Reflexen erreicht man durch Interferenz. Betrachten wir dazu zwei Lichtstrahlen, die auf eine Linse mit Vergütung treffen. Der erste Lichtstrahl wird an der Fläche Schicht-Luft und der zweite Strahl an der Grenzfläche Glas-Schicht reflektiert. Beide Lichtstrahlen sollen sich nun optimaler weise gegenseitig auslöschen. Dazu muss man sich einen Lichtstrahl als Welle vorstellen. Er hat abwechselnd Täler und Berge. Zur Reduzierung müssen die beiden Lichtstrahlen so aufeinandertreffen, dass sich ein Wellenberg des einen Lichtstrahls dem Wellental des anderen Lichtstrahls gegenüber steht.

Die Verschiebung der Wellen

Durch eine Vergütungsschicht auf einer Linse kann man unerwünschte Reflexe reduzieren. Optimalerweise stehen Berg und Tal zweier Lichtwellen genau gegenüber, damit sich die Reflexionen auslöschen können. Dann würden sich diese beiden Lichtstrahlen auslöschen. Doch, um dies zu erreichen, muss erst eine Verschiebung der Phasen erreicht werden. Dieser Aufgabe übernimmt die Vergütungsschicht, denn durch diese Verschiebung wird letztendlich durch die unterschiedliche optische Weglänge der Lichtstrahlen erreicht. Die Schichtdicke der Vergütung muss hierbei einer ¼ Wellenlänge des zu reduzierenden Lichts betragen. Wichtig ist auch, dass die aufeinandertreffenden Täler und Berge die gleiche Amplitude (also die Höhe der Berge und Täler) haben.

25.08.2019
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