Newton-Ringe

Newton-Ringe (Interferenzerscheinung)

Newton-Ringe sind ringförmige Interferenzmuster, die entstehen, wenn Licht zwischen zwei reflektierenden Oberflächen mit leichtem Abstand interferiert. In der Astrofotografie und Teleskoptechnik sind sie sowohl optisches Prüfmittel als auch Störquelle, besonders bei Flats oder Kameras mit Schutzfenster.

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Was sind Newton-Ringe?

Newton-Ringe entstehen durch die Interferenz von Licht, das zwischen einer konvexen und einer planen Fläche reflektiert wird – z. B. zwischen:

• Kamera-Sensor und Schutzglas

• Teleskopokular und Kamera-Adapter

• Flatfield-Leuchte und Sensorfenster

Die dabei entstehenden konzentrischen Ringe sind abhängig von:

• Wellenlänge des Lichts

• Abstand der Flächen

• Einfallwinkel des Lichts

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Ursprung und Name

Benannt nach Isaac Newton, der 1717 dieses Phänomen beim Kontakt einer konvexen Linse mit einer Glasplatte untersuchte.

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Physikalischer Hintergrund

Interferenz tritt auf, wenn Lichtwellen sich überlagern. Abhängig vom Wegunterschied entsteht:

• Konstruktive Interferenz → Helles Licht (maxima)

• Destruktive Interferenz → Dunkles Licht (minima)

Formel (vereinfacht):
$\Delta s=2nd\cos (\theta )$
mit

• $\Delta s$ = Gangunterschied

• $n$ = Brechungsindex

• $d$ = Schichtdicke

• $\theta$ = Einfallswinkel

Newton-Ringe zeigen sich dort, wo dieser Gangunterschied ganzzahlige Vielfache der Wellenlänge ergibt.

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Newton-Ringe in der Astrofotografie

In der Praxis treten Newton-Ringe häufig auf bei:

• CMOS/CCD-Kameras mit Glasfenster

• Flatfield-Aufnahmen mit engen Interferenzverhältnissen

• Etalon-Justagen bei Solar-Teleskopen (z. B. H-Alpha)

• Mikroskopie oder Interferometern zur Optikprüfung

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Beispielhafte Erscheinung

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Lösungen und Vermeidung

• Sensor leicht kippen (Tilt), um Interferenzbedingungen zu brechen

• Flat-Leuchtquelle leicht dezentrieren

• Verwendung von Diffusorfolien oder twilight flats

• Entfernung des IR-Schutzglases (bei modifizierten Kameras – nur bei Bedarf und Risiko!)

• Softwarelösung: Flats sorgfältig prüfen, ggf. durch Mittelwert ersetzen oder aus Stack interpolieren

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Newton-Ringe ≠ Interferenzfilter-Ringe

Nicht zu verwechseln mit:

• Halos oder Ghosting durch Filterreflexionen

• Banding durch Rolling Shutter-Effekte

Newton-Ringe sind geometrisch regelmäßig, konzentrisch und in der Regel stationär bei gleicher Geometrie.

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FAQ zu Newton-Ringen

Warum habe ich Newton-Ringe in meinen Flats?
Vermutlich durch Interferenz zwischen dem Schutzglas vor dem Sensor und einer zu homogenen, frontalen Lichtquelle.

Sind Newton-Ringe schädlich für das Bild?
Sie stören die Flat-Kalibrierung. Unkorrigiert führen sie zu unerwünschten Artefakten im finalen Bild.

Wie kann ich Newton-Ringe erkennen?
Deutliche, kreisförmige oder konzentrische Muster im Flat oder Bias-Frame – oft mit leichtem Farbverlauf (bei RGB-Sensoren).

Treten Newton-Ringe nur bei günstigen Kameras auf?
Nein – sie können auch bei hochwertigen Sensoren auftreten, je nach Aufbau und Zubehör.

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Fazit

Newton-Ringe sind faszinierende Interferenzmuster mit physikalischem Hintergrund, können aber in der Astrofotografie zu Störmustern in Kalibrierframes führen. Mit geeigneten Maßnahmen – optisch oder softwareseitig – lassen sie sich jedoch zuverlässig vermeiden oder minimieren.

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