1. Licht und Strahlung

Spektralanalyse: Farbglasfilter    (1/4)

In der Fotographie werden Farbglasfilter genutzt, um Farbeffekte zu erzielen oder unerwünsche Tageslichtanteile - zum Beispiel Ultraviolett, das blaustichige Bilder erzeugt - herauszufiltern.

Einige Farbfilter als Vorsatz vor Fotoobjektive.

Farbglasfilter werden auch für spektrale Messungen im Labor häufig verwendet. Das Bild unten zeigt ein Filterrad, in das mehrere Filter eingesetzt sind. Durch Drehung kann das gewünschte Filter in den optischen Strahlengang (Position ganz unten) gebracht werden. Die Abbildung oben rechts zeigt das gleiche Filterrad in einer Gegenlichtaufnahme.

Ein Filterrad für spektrale Messungen im Labor, bestückt mit fünf optischen Filtern.

Mit Farbglasfiltern lassen sich auf vergleichsweise einfache Art und Weise die für eine Strahlungsmessung gewünschten Spektralbereiche auswählen.

Da jede Wellenlänge ein eigenes Filter erfordert, ist diese Methode nur dann sinnvoll, wenn nicht mehr als etwa zehn Spektralkanäle erfasst werden. Solche Instrumente werden als multispektral bezeichnet, in Abgrenzung zu den hyperspektralen Sensoren, die Daten bei 64, 128 oder 256 Wellenlängen registrieren. Instrumente, die Helligkeiten in einem breiten Spektralbereich messen und als Grauwerte z.B. in Schwarz-Weiß-Bildern darstellen, bezeichnet man als panchromatisch.

Ein Nachteil der Verwendung von Farbglasfiltern ist, dass die vorhandenen Spektralbereiche nur durch einen Tausch der Filter geändert werden können. Bei Instrumenten, die auf Satelliten eingesetzt werden, ist dies nicht möglich. Bei der Planung eines Satelliteninstruments wird daher sorgfältig untersucht, welche Wellenlängen für die verfolgten Aufgaben geeignet und erforderlich sind.

Das Filterrad in einer Gegenlichtaufnahme, mit Farbglasfiltern (SCHOTT) bestückt: RG1000: Infrarot- durchlässiges Schwarzglas, transmittierend ab 1000 nm. KG 1: Wärmeabsorptionsglas, im Sichtbaren transmittierend und ab ca. 750 nm absorbierend. BG 12: Blauviolettglas, transmittierend von ca. 400 nm (violett) bis 480 nm (blau), und grün, gelb und rot absorbierend. VG 9: Grünglas, transmittierend von ca. 490 nm (hellblau) über grün bis 560 nm (gelb). IF 430/10 ist ein Interferenzfilter, transmittierend bei 430 nm (blau) mit einer spektralen Breite von 10 nm. Interferenzfilter werden in einem späteren Abschnitt vorgestellt.

Für den Thematic Mapper (TM) auf dem Satelliten Landsat 7 der NASA und für den SPOT 5 von SPOT IMAGE sind solche Spektralbänder in der Tabelle unten angegeben. Man erkennt, dass die Spektralkanäle beider Satelliten, die für die Fernerkundung der Festlandsoberfläche konzipiert sind, sehr ähnlich gewählt wurden.

Bei der Signalart Reflexion wird reflektierte Sonnenstrahlung, bei Emission wird die thermische Ausstrahlung der Erde gemessen.