Unterlagen zum 3. Kurstag

Fernrohroptiktheorie

Grundlagen

• Das Objektiv sammelt und konzentriert das Licht eines Sterns: Lichtsammelwirkung
• Mit Okular wird das Fernrohr zum "Lichttrichter": Vorne kommt ein großes Bündel hinein, hinten kommt ein dünner Strahl heraus, den das Auge ganz aufnehmen kann.

• Das Fernrohr lässt ferne Objekte größer erscheinen: Vergrößerungswirkung

• Durchmesser: D in mm => bestimmt die Lichtmenge die vorne reinkommt
• Brennweite: f in mm => bestimmt den Bildmassstab des erzeugten Bildes
  Beispiel: f = 1000mm: Bild von Sonne/Mond ca 9mm groß
• Das Verhältnis aus Durchmesser und Brennweite wird als Öffnungsverhältnis bezeichnet, der Kehrwert daraus als Öffnungszahl N.
  N = f / D. Die Öffnungszahl entspricht der Blende aus der Fotografie

Okulare, der wechselbare Teil des Fernrohrs

• Okulare wirken wie Lupen, durch die das vom Objektiv erzeugte Bild betrachtet wird.
• Okulare haben eine Brennweite fOk, das ist ihre wesentliche Kennzahl
• kleine Brennweite => hohe Vergrößerungswirkung
• Die Vergrößerung ergibt sich immer aus der Kombination Objektiv & Okular:
  V = f / fOk
• Der Durchmesser des hinten aus dem Okular austretenden Lichtbündels: Austrittspupille
• AP = D / V
• AP = fOk / N

Wahres und scheinbares Gesichtsfeld

• Das Objektiv erzeugt ein reales Bild in der Brennebene. Die Brennweite bestimmt den Maßstab dieses Bildes.
• Okulare haben eine physikalische Feldblende. Sie definiert den sichtbaren Ausschnitt aus dem vom Objektiv erzeugten Bild
• Scheinbares Gesichtsfeld: der Winkel, unter dem der sichtbare Ausschnitt erscheint
  Das geht von 20° bis >100°: Blick durch Papierrolle vs. Blick aus dem Fenster
• Okulare mit großem scheinbaren Feld sind aufwendiger und teurer als solche mit Tunnelblick

Kleine Vergrößerung

Große Vergrößerung

Kleines scheinbares Gesichtsfeld

Großes scheinbares Gesichtsfeld

Rechenbeispiel

• Objektiv: D = 200mm, f=1200mm, (N=6), ein typischer Einsteigernewton
• Okular: fOk = 40mm
• => V = 1200mm / 40mm = 30x
• => AP = 200mm / 30x = 6.7mm (= 40mm / 6)

Vergrößerung, sinvolle Grenzen

• Maxmimale Vergrößerung: Vmax = 1 * D (in mm), hier also ca 200x
  Faustregel: minimales fOk = N
• Minimale Vergrößerung: Vmin = D / 7, hier also 30x => maximale fOk = 40mm
  Ggf aber auch Weitwinkelokular mit dem gleichen Feld
  Oder ein Sucherokular mit eigentlich zu großer AP, aber dem maximalen Feld am Himmel

Okularwahl

Okularwahl ist ein weites Feld, es gibt viele verschiedene Typen in allen Brennweiten
Neben technischen Aspekten sind auch persönliche Vorlieben wichtig, nicht jeder kommt mit jedem Okular gut zurecht, auch bei sehr teuren Konstruktionen

• Mindestens drei Abstufungen sollten es schon sein
• Maximales Feld, minimale Vergrößerung (AP = 7mm)
• Minimale AP, Maximale Vergrößerung für Planeten und Doppelsterne (AP = 1mm)
• ein weiteres, auch eher kurzes (AP vielleicht 2.5mm)