Aberration [1]

Aberration (Abirrung), a) des Lichts. Die Aberration des Fixsternlichts, entdeckt von James Bradley 1727 [1], besteht in einer scheinbaren jährlichen Bewegung aller Fixsterne in Ellipsen, die wir als schiefgesehene Kreisbahnen von 41 Sekunden Durchmesser auffassen können, deren Ebenen alle derjenigen der Erdbahn parallel sind, wobei jeder Fixstern jeweils in Richtung der Bewegung der Erde um 20,5 Sekunden von seinem Orte verschoben wäre.

Nur die Fixsterne in den Polen der Ekliptik beschreiben Kreise, die andern um so flachere Ellipsen, je kleiner die Entfernung eines Sterns von der Ekliptik ist. Die Sterne in der Ekliptik beschreiben geradlinige Bahnen von 41 Sekunden Länge und befinden sich dann in der Mitte ihrer Bahn, wenn sich die Erde gegen den Stern hin oder von demselben weg bewegt. Der genaue Betrag der sogenannten Aberrationskonstante α, des Radius der scheinbaren Kreisbahn oder der halben großen Achse der scheinbaren Ellipse beträgt nach Loewy [2] 20,447 Sekunden. Zweifellos ist die Aberration eine Folge der relativen Bewegungen der Lichtwellen und der Erde, denn sie entspricht der Gleichung tang α = υ/c, worin υ die Bahngeschwindigkeit der Erde und c die Geschwindigkeit bezeichnet, womit sich die Lichtwellen an der Erdoberfläche fortpflanzen. Der Wert von α steht in vollkommener Uebereinstimmung mit den besten Mittelwerten der Sammelparallaxe, 8,808'', und der Lichtgeschwindigkeit 299920 km an der Erdoberfläche [12]. In diesem Sinne hat Bradley, der aber noch der Emissionstheorie (s. Licht) huldigte, die Erscheinung erklärt. Würde die Bewegung der Erde z.B. senkrecht stehen auf der Richtung des Strahls, so würden die Teilchen des Lichtstoffs, die vorn in das Fernrohr des Astronomen eindringen, die Achse des nach dem Fixstern gerichteten Rohrs nicht genau durchlaufen, sondern, hinter der Achse zurückbleibend, das Rohr in scheinbar schiefer Richtung durchsetzen. Die Teilchen werden sich aber in der Achse des Rohrs bewegen, wenn man dieses um einen der obigen Gleichung entsprechenden Winkelbetrag vorwärtsneigt. Auf die jetzt allgemein angenommene Undulationstheorie (s. Licht) ist diese Erklärung nicht ohne weiteres übertragbar, wenn man nicht mit Thomas Young annehmen will, daß der Lichtäther an der Bewegung der Erde nicht teilnehme, eine Annahme, die durch Versuche von Fizeau [3], Klinkerfues [4], Michelson und Morley [5], besonders durch die letztgenannten, unhaltbar geworden ist In betreff der möglichen Erklärungen sei verwiesen auf [6]–[9]. Auf dem Boden der elektromagnetischen Lichttheorie hat F.A. Lorentz [10] die Annahme des ruhenden Aethers zu begründen versucht. Es müßte nach dieser Theorie die Drehung der Polarisationsebene des Lichtes von der Richtung der Erdbewegung beeinflußt sein, was nach Versuchen von E. Mascart und von Lord Rayleigh [11] nicht der Fall zu sein scheint.

b) Chromatische Aberration, auch chromatische Abweichung nennt man eine Unvollkommenheit der Linsengläser und der durch dieselben erzeugten Bilder, die von der Farbenzerstreuung des Lichts beim Durchgang durch brechende Substanzen herrührt.

Parallel auffallende Strahlen weißen Lichtes zeigen bei ihrem Durchgang durch eine Linse eine größte Brennweite (s. Linse) für rotes, eine kleinste für violettes Licht. Den Abstand der beiden Brennpunkte nennt man die chromatische Längenabweichung, den Radius des kleinen Kreises aber, der entsteht, wenn man das parallel einfallende Strahlenbündel nach seinem Durchgang auf einem Schirm auffängt, der mitten zwischen beiden Brennpunkten aufgeteilt wird, nennt man die chromatische Seitenabweichung. Rückt man den Schirm dem roten Brennpunkt näher, so zeigt sich dieser Kreis violett, wenn näher dem violetten Brennpunkt, rot gefärbt. Ebenso sind die Bilder, welche die Linsen erzeugen, farbig umsäumt. Ueber die Mittel, diesem Fehler der Linsen zu begegnen, s. Achromasie.

c) Sphärische Aberration, sphärische Abweichung ist ein aus der sphärischen Krümmung der Flächen der Linsen und Kugelspiegel entspringender Fehler der optischen Instrumente und der von ihnen erzeugten Bilder.

Er rührt daher, daß von einem parallel auffallenden Strahlenbüschel sowohl die Spiegel als auch die Linsen (letztere auch bei einfarbigem Lichte) nicht einen bestimmten Brennpunkt erzeugen. Vielmehr konvergieren bei Hohlspiegeln und Sammellinsen die vom Rande kommenden Strahlen in einem näheren Punkt der Achse als die zentralen Strahlen, das ganze Strahlenbüschel umhüllt eine katakaustische Fläche (s. Katakaustisch). Man unterscheidet auch hier eine Längenabweichung und eine Seitenabweichung wie bei der chromatischen Abweichung. Die sphärische Abweichung wächst in hohem Grade mit der Oeffnung der Spiegel, d.h. mit dem Winkel, den ein vom Kugelmittelpunkt nach dem Spiegelrand gezogener Strahl mit der Achse einschließt. Ebenso nimmt bei den Linsen die sphärische Aberration bei gegebener Krümmung der Flächen mit dem Linsendurchmesser, dessen Hälfte die Linsenöffnung heißt, oder bei gegebener Oeffnung mit der Stärke der Krümmung zu. Weiteres hierüber s. Aplanatisch.

Literatur: [1] J. Bradley, Account of a new discovered motion of the fixed stars, Phil. Trans. 1727 –28. – Comptes rendus 1891, p. 549–555 und p. 1089–1098. – [3] Annales de chimie et de physique, 3^me série, tome LVII, S. 385. – [4] Göttinger gel. Anzeigen, Bd. 2, 1870. – [5] American Journal of science, Vol. XXXI, Mai 1886, und Silliman Journal 34, p. 333–345. –[11] [6] Brief Fresnels an Arago, Ann. de chim., tome IX, 1818. – [7] Lord Rayleigh, engl. Zeitschr. Nature 1891 (45), S. 459–502. – [8] O. Lodge, Aberrationsprobleme, Nature 1892 (46), S. 497–502. – [9] A. Schmidt, Die cyklische Refraktion, Programm des Stuttgarter Realgymnasiums 1878. – [10] H.A. Lorentz, Versuch einer Theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in bewegten Körpern, Leiden 1895. – [11] Philos. Mag. 1902, S. 215; Beiblatt der Annalen der Physik 1902, S. 1057. – [12] Wüllner, A., Die Lehre von der Strahlung, Experimentalphysik, Bd. 4, Leipzig 1899, S. 31.

Aug. Schmidt.