Zweites Treffen am 5.2.2002

Diskussion über Öffnungsverhältnisse von Fernrohren und Oberflächengenauigkeiten von Spiegeln

Öffnungsverhältnis

• Durchmesser / Brennweite, Kehrwert ist die Öffnungszahl = Blende (geometrisch)
• Ö bestimmt den nutzbaren Okularbrennweitenbereich durch die resultierende Austrittspupille
• AP = fOk * Ö = AP / N, zB. 7mm = 35mm / 5
• maxAP bei ca 7mm, min AP bei ca 0.5mm
• Die AP bestimmt den nutzbaren Vergrößerungsbereich
• bei größeren APs als 7mm wird Licht nicht genutzt, aber ggf. das wahre Gesichtsfeld noch größer = Übersichts-/ Sucherokular
• bei Spiegeln ergibt sich aus der Obstruktion eine untere Grenze für die Vergrößerung
• bei zu kleinen APs sind keine weiteren Details mehr sichtbar, weil Fernrohr und Auge nicht mehr zeigen können
• das wahre Gesichtsfeld eines Okulars am Himmel wird nur durch den Blendendurchmesser des Okulars bestimmt, der aber nicht zwingend von aussen messbar ist. Das wahre Gesichtsfeld ist immer mit der Durchlaufmethode messbar.
• In eine 2" Steckhülse passt nicht mehr als ca 48mm Bildfeld, damit bestimmt praktisch die Brennweite des Objektivs das maximal erzielbare wahre Gesichtsfeld. Bei konstantem Durchmesser bestimmt also das Ö das erreichbare Gesichtsfeld.
• Die Justieranfälligkeit steigt mit Ö^3, ebenso die optischen Fehler ausserhalb der optischen Achse. Daraus resultieren mechanische Anforderungen und ggf. Komakorrektor
• Kleine Öffnungszahlen sind als Fernrohre einfacher zu bauen, da kürzer und steifer.
• Die Obstruktion steigt allgemein mit dem Öffnungsverhältnis an, hängt aber ganz entscheidend von der erwünschten Ausleuchtung des Bildfeldes und dem Abstand Brennebene-TubusWand ab
• Mit zunehmender Größe des OptikDurchmessers werden in der Praxis die Blendenwerte immer kleiner, um die mechanischen Abmessungen im Zaum zu halten
• Bei Newton-Spiegeln sind heute 1/4 bis 1/8 gebräuchlich, mit Mittelwert 1/5-1/6
• 1/5 oder 1/6 ist keine entscheidende Frage, 1/4 oder 1/5 schon deutlich interessanter
• Der Fertigungsaufwand der Spiegel steigt mit dem Öffnungsverhältnis stark an, daher auch die Kosten bzw. die Qualitätsunsicherheit

• die O wird in Einheiten einer (nicht genormten) Prüfwellenlänge angegeben, Lambda/4, Lambda/10 usw...
• Bei Spiegeln sind die Anforderungen um den Faktor 2*Brechungsindex kritischer als bei Linsen
• Angaben in PeekToValley bzw als statistische RMS Werte, RMS erfasst den ganzen Spiegel und sagt viel mehr aus
• Nachprüfbarkeit der gemachten Angaben? "Interferogramm", einfacher Test am Stern ist viel interessanter
• Hier ist lokaler Zahlenfetischismus sinnlos, die "Leistung" eines Fernrohres wird von sehr vielen Aspekten beeinflußt!
• Letztendlich muß das Fernrohr-Gesamtsystem am Himmel getestet werden und in allen Aspekte (Optik, Mechanik, Umgebung, Beobachter...) optimiert sein
• In der Praxis kann mensch lambda/1 von lambda/2 und vielleicht auch lambda/2 von lambda/4 unterscheiden, aber nur sehr erfahrene Beobachter bemerken einen Unterschied zwischen lambda/4 und lambda/10 und das auch nur wenn alles andere passt! Das wirkt sich auch nur bei wenigen Beobachtungsobjekten aus...


• Liste der Einflußgrößen aus dem Suiter-Buch: ....
• Vergleich der Einflußgrößen mittels der ModulationsTransferFunktion (MTF)
• "Breaking the Camels Back" durch den Einfluß vieler Effekte, einzelne Aspekte mit viel Geld zu optimieren ist nicht sinnvoll, wenn die anderen Aspekte nicht behandelt werden.

Newt

Vorstellung und Erprobung des Programms NEWT von Dale Keller, zur Dimensionierung von Newton-Systemen.

Wenn nun eine (Vor-)Entscheidung über den Durchmesser und das Öffnungsverhältnis des Hauptspiegels gefallen ist, kann als nächstes der Tubus dimensioniert werden, d.h. Länge, Durchmesser und Wandstärke des Rohres, Durchmesser und Position des Fangspiegels, Bauart und Abmessungen des Okularauszugs, Anzahl und Lage von Streulichtblenden, sowie die genaue Lage der Brennebene relativ zum Okularauszug sind festzulegen.

Obschon das Spiegelfernrohr nach Newton im Prinzip erfreulich einfach und überschaubar ist, zeigt sich doch im Detail, dass bei der Auslegung des Tubus wünschenswerte Eigenschaften des Fernrohrs zu widersprüchlichen Forderungen an die Dimensionierung führen.

Um beispielsweise Licht- und Kontrastverlust durch die zentrale Obstruktion zu vermindern, sind ein engerer Tubus, eine tubusnähere Lage der Brennebene und eine geringere Ausleuchtung des Bildfeldes in Kauf zu nehmen.

Soll z.B. für fotografischen Einsatz das Bildfeld gleichmäßiger ausgeleuchtet und die Brennebene so weit über den Okularauszug gelegt werden, dass der Fokus mit der Filmebene der Kamera (eventuell unter Zwischenschaltung einer Nachführeinrichtung) erreicht werden kann, erfordert dies einen größeren näher am Hauptspiegel angeordneten Fangspiegel. Handlichkeit und Gewichtsersparnis sprechen für einen engeren und kürzeren Tubus, während die Einbaumöglichkeit von Streulichtblenden und die geringere Empfindlichkeit gegen Tubusströmungen einen größeren Innendurchmesser nahelegen...

Das Sharewareprogramm NEWT (für Windows) erlaubt, verschiedene Kombinationen der Parameter durchzuspielen, und die Konsequenzen in einer schematischen Darstellung des Strahlengangs sowie als Zahlenwerte darstellen zu lassen.

Diskussion der Beschaffungsproblematik von Spiegeloptiken

Bei manchen Lieferanten liegen die Lieferzeiten derzeit im Bereich von 12 Monaten! Welche Qualität der Spiegel-Oberfläche wird benötigt? Muss es zB LOMO sein? Optimierung ALLER Aspekte des Fernrohrs, nicht nur des Spiegels! Macht bei den hiesigen Bedingungen der Mehrpreis für die perfekten Optiken Sinn, wenn das eh nur sehr, sehr selten nutzbar ist?