Newtonringe sind konzentrische, farbige Interferenzringe, die entstehen, wenn zwei transparente optische Flächen – eine plane und eine gewölbte – mit einem winzigen Luftspalt aufeinanderliegen und Licht reflektieren. Das Phänomen nutzt die Wellennatur des Lichts: Wo der Luftspalt eine bestimmte Dicke hat, löschen sich Lichtwellen gegenseitig aus oder verstärken sich, was zu charakteristischen Helligkeitsringen führt. In der Fotografie sind Newtonringe vor allem als Problem beim eingebauten Glasplattenhalter für eingescannte Negative bekannt.
| Entdeckt von | Sir Isaac Newton, 1666 |
|---|---|
| Physikalisches Prinzip | Dünnfilm-Interferenz an einem keilförmigen Luftspalt |
| Erscheinungsbild | Konzentrische helle und dunkle (oder farbige) Ringe |
| Zentrum | Immer ein dunkler Fleck (destruktive Interferenz bei Kontakt) |
| Relevanz in der Fotografie | Auftreten beim Scannen von Negativen zwischen Glasplatten |
| Anwendung in der Messtechnik | Prüfung von Linsenqualität und Oberflächenplanlage |
Das Phänomen ist benannt nach Isaac Newton, der es im 17. Jahrhundert systematisch beschrieb – obwohl Robert Hooke es früher beobachtete. Was Newton faszinierte: Die Ringe entstehen nicht durch Pigmente oder Farbe, sondern ausschliesslich durch die Wellenlänge des Lichts und die exakte Dicke des Luftspalts. Für Fotografen ist das abstrakte Wellenoptik-Phänomen vor allem praxisrelevant beim Diascanner, beim Glasplattenhalter und in der Optikentwicklung von Präzisionsobjektiven.
Wie Newtonringe entstehen – die Physik
Wenn Licht auf einen keilförmigen Luftspalt zwischen zwei Glasflächen trifft, teilt es sich in zwei Teilstrahlen auf: einen, der an der Unterseite der oberen Glasfläche reflektiert wird, und einen, der durch den Luftspalt dringt und an der Oberseite der unteren Glasfläche reflektiert wird. Beide Strahlen überlagern sich nach der Reflexion. Je nach Spaltdicke legen sie unterschiedlich lange Wege zurück und sind dann:
- Phasengleich (konstruktive Interferenz): heller Ring (maximale Intensität)
- Phasenverschoben um λ/2 (destruktive Interferenz): dunkler Ring (Auslöschung)
Der Radius des n-ten dunklen Rings lässt sich berechnen: r = √(n · λ · R), wobei λ die Wellenlänge des Lichts und R der Krümmungsradius der gewölbten Fläche ist. Bei weissem Licht entstehen verschiedene Farbringe, da jede Wellenlänge an einer anderen Spaltdicke löscht oder verstärkt wird.
Newtonringe in der Fotografie und beim Scannen
Das Scan-Problem
Wer Negative oder Dias zwischen Glasscheiben einlegt (wie es viele Flachbettscanner und Glasplattenhalter für Filmscanner tun), riskiert Newtonringe. Wenn die Filmoberfläche und die Glasplatte nicht vollständig aufliegen, sondern mit einem Mikrometer-Luftspalt voneinander getrennt sind, entstehen die Interferenzringe. Sie erscheinen als kreisförmige Regenbogenmuster im Scan und sind vom eigentlichen Bildinhalt nicht zu trennen.
Lösungen in der Praxis
- ANR-Glas (Anti-Newton-Ring): Leicht aufgerautes Glas bricht die gleichmässige Luftschicht und verhindert die Interferenz. Standard bei professionellen Scannerhaltern.
- Öleinbettung: Einige Profiscanverfahren betten den Film in Öl mit demselben Brechungsindex wie Glas ein – kein Luftspalt, keine Newtonringe.
- Druckloses Einlegen: Wenn der Film gar nicht zwischen Glas liegt, entsteht kein Luftspalt – viele Filmscanner arbeiten deshalb ohne Glasplatte.
Newtonringe in der Optikprüfung
Ingenieure und Optiker nutzen Newtonringe aktiv: Legt man eine bekannte Referenzplanfläche auf eine zu prüfende Oberfläche und beobachtet die entstehenden Ringe, erkennt man sofort Abweichungen von der idealen Planlage. Ungleichmässige oder ovale Ringe zeigen Unebenheiten an. Diese Methode ist berührungslos, zerstörungsfrei und auf Nanometer-Ebene präzise. Präzisionsoptiker prüfen damit Spiegelrohlinge, Linsen und Prismen.
Häufige Fragen
Sind Newtonringe ein Fehler oder ein Phänomen?
Beides, je nach Kontext. In der Messtechnik sind sie ein wertvolles Werkzeug zur Qualitätsprüfung. In der Fotografie beim Scannen von Negativen sind sie ein unerwünschter Artefakt, der das Bild beschädigt und sich nicht digital entfernen lässt.
Warum sind Newtonringe farbig?
Was ist ANR-Glas und warum verwende ich es beim Scannen?
ANR steht für Anti-Newton-Ring. Das Glas hat eine leicht aufgeraute Oberfläche, die verhindert, dass ein gleichmässiger Luftspalt entsteht. Ohne gleichmässigen Spalt keine kohärente Interferenz – keine Newtonringe. ANR-Glas ist der Standardschutz in Glashaltern für Film-Scanner.
Kann ich Newtonringe digital aus einem Scan entfernen?
Nur begrenzt. Da die Ringe mit dem Bildinhalt überlagert sind, lässt sich das Muster nicht einfach wegrechnen. Professionelle Retuschen können helfen, bei grossflächigen Ringen im Himmel oder einfarbigen Bereichen. Der beste Ansatz bleibt, die Ringe von Anfang an zu vermeiden.
Treten Newtonringe auch bei digitalen Kameras auf?
In Kameras mit eingebauten Filtern vor dem Sensor (z. B. Infrarotfilter, Tiefpassfilter) können Newtonringe auftreten, wenn zwei Glasschichten mit einem sehr kleinen Luftspalt aufeinanderliegen. Die Kamerahersteller verhindern das durch sorgfältige Montage und gegebenenfalls Beschichtungen.
Fazit
Newtonringe sind ein faszinierendes Beispiel dafür, wie die Wellennatur des Lichts sichtbar wird – und wie ein und dasselbe Phänomen je nach Kontext Werkzeug oder Störfaktor ist. Für Fotografen relevant als Scan-Artefakt und als optisches Prüfmittel in der Objektiventwicklung: Wer ANR-Glas oder ölbasierte Scanner-Halter verwendet, behält das Problem aussen vor.
Quellen
- Isaac Newton: Opticks (1704) – erste systematische Beschreibung der Interferenzringe.
- Hecht, E.: Optik, 5. Aufl. – Dünnfilm-Interferenz und Newtonringe, Kap. 9.
- Sidney F. Ray: Applied Photographic Optics, 3. Aufl. – Optische Phänomene in der Fotografie.
Redaktioneller Glossar-Beitrag von sinar.ch · zuletzt geprüft 2026.