Die Grenzwellenlänge ist die spezifische spektrale Wellenlänge, bei der die Transmission eines optischen Filters auf 50% seines Spitzenwerts abfällt.
Er dient als primärer Bezugspunkt für die Festlegung des Übergangs zwischen dem Durchlassbereich des Filters (dem Bereich, in dem Licht transmittiert wird) und seinem Sperrbereich (dem Bereich, in dem Licht blockiert wird).
Technische Daten
- Symbol: Üblicherweise als λc oder λcutoff bezeichnet.
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Standarddefinition: Sofern vom Hersteller nicht anders angegeben, ist λc streng am 50%-Transmissionspunkt (T(50%)) definiert.
- Hinweis: Obwohl 50% der Industriestandard ist, kann die Grenzwellenlänge bei einigen kundenspezifischen Anwendungen für strengere Blockungsanforderungen an den Transmissionspunkten 10% oder 5% definiert werden.
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Funktion bei Kurzpass-Filtern: Bei einem Kurzpassfilter kennzeichnet die Grenzwellenlänge die obere Grenze des Passbands.
- Wellenlängen < λc werden transmittiert.
- Wellenlängen > λc werden blockiert.
Praxisbeispiel: Der „650 nm-Kurzwellenpass“ Filter
Um die praktische Bedeutung dieser Spezifikation zu verstehen, betrachten wir einen Standard-Kurzpassfilter mit einer Cut-off-Wellenlänge von 650 nm.
So verhält sich der Filter über das gesamte Spektrum:
- Im Durchlassbereich (z. B. grünes Licht bei 550 nm): Diese Wellenlänge liegt deutlich unterhalb der Grenzwellenlänge. Der Filter transmittiert dieses Licht effizient (typischerweise 90–95% Transmission).
- An der Grenzwellenlänge (650 nm rotes Licht): Dies ist der festgelegte Übergangspunkt. Der Filter transmittiert bei dieser spezifischen Wellenlänge genau 50% des Lichts.
- Im Sperrbereich (z. B. 750 nm Infrarotlicht): Diese Wellenlänge liegt deutlich oberhalb der Grenzwellenlänge. Der Filter sperrt dieses Licht, sodass die Transmission nahezu 0% beträgt (häufig <0.01% oder OD4).
Übergangsbreite
Reale Filter wechseln nicht schlagartig von 100% zu 0%. Es gibt eine „Flanke“ oder Übergangsbreite. Bei einem 650 nm-Kantenfilter kann die Transmission bei 640 nm (90%) zu fallen beginnen und bei 660 nm (nahe 0%) ihr Minimum erreichen. Die Markierung 650 nm kennzeichnet lediglich den Mittelpunkt dieser Flanke.
Bedeutung für die Systementwicklung
- Komponentenidentifikation: Die Grenzwellenlänge ist die „Bezeichnung“ des Filters. Ein Filter wird anhand dieses Werts bestellt (z. B. „Ich benötige einen 500 nm-Kurzpassfilter“).
- Fertigungstoleranz: Bei Präzisionsoptiken wird stets eine Toleranz für λc angegeben (z. B. λ(c) = 650 nm). Das bedeutet, dass der tatsächliche 50%-Punkt physisch an einer beliebigen Stelle zwischen 645 nm und 655 nm liegen kann. Ingenieure müssen diese Toleranz bei der Entwicklung von Systemen berücksichtigen, die eine präzise spektrale Trennung erfordern, beispielsweise Laserfluoreszenzaufbauten.