Linsenfernrohr | |||||||||||||||
Das Linsenfernrohr (Refraktor) | |||||||||||||||
Prinzip | |||||||||||||||
Beim Refraktor entsteht das Bild durch Brechung an der Objektivlinse (Refraktion). Die Lichtbrechung ist Wellenlängen abhängig, rotes Licht wird stärker als blaues gebrochen. Ein Objektiv mit einer Linse bringt das Bild nur einer Farbe in die Bildebene. |
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Aufbau | |||||||||||||||
Refraktor mit Strahlengang: Das Objektiv bildet das Objekt als umgekehrtes, seitenverkehrtes Zwischenbild ab, welches mit dem Okular (Lupe) betrachtet wird. Mit dem Okularauszug wird der richtige Abstand des Okulars vom Zwischenbild eingestellt (es wird scharf gestellt). Der Tubus verbindet Optik und Mechanik und definiert den Abstand zwischen Objektiv und Okularauszug. Die Taukappe dient dazu, das Niederschlagen von Feuchtigkeit auf dem Objektiv zu vermeiden. Durch die Taukappe kann das Objektiv nur in einem kleinen Raumwinkel seine Wärme abstrahlen, es kühlt nicht so schnell ab und bleibt länger wärmer als die Umgebung, Feuchtigkeit kann auf dem wärmeren Objektiv nicht kondensieren und die Bildqualität verschlechtern. Das Blendensystem vermeidet den Einfall von Streu- und Fremdlicht ins Okular. |
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Das Bild wird durch Brechung erzeugt, die wellenlängen abhängig ist. Daher liegen die Bildebenen der verschiedenen Farben nicht zusammen und als Ergebnis sieht der Beobachter Farbsäume um die Objekte. Um diesen Fehler aufzuheben, werden Linsen mit verschiedenen Brechungseigenschaften zusammen eingesetzt. In der Astronomie muß die Optik beugungsbegrenzt sein, d.h. die Optik ist nur durch das Naturgesetz der Beugung limitiert. Dies bedeutet, dass die optischen Komponenten das Höchstmaß an Perfektion aufweisen müssen. Deshalb ist man bestrebt, nur wenige optische Elemente einzusetzen |
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Beim Refraktor bedeutet dies, dass man mit 2 Linsen eine möglichst gute Farbkorrektur anstrebt. Dieses Konzept wird Achromat genannt und man kann die Bilder zweier Farben miteinander vereinigen, z.B. Gelb und Grün. |
Der Apochromat Durch das hohe Öffnungsverhältnis von F5 – F8 liegt Lichtstärke (Öffnungverhältnis²) und durch die kleine Brennweite das nutzbare Gesichtsfeld vergleichbar mit denen von Spiegelfernrohren. |
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Da der Tubus geschlossen ist, und bei Objekten nahe dem Zenit die Objektivlinse sich mehrere Meter über dem Boden befindet, sind die Störungen durch Luftunruhe bei den Refraktoren bei weitem geringer als bei den Spiegelteleskopen.
Nachteile
Konsequenter Weise liegen bevorzugte Einsatzbereiche des Refraktors
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Historisches | |||||||||||||||
Galilei-Fernrohr 1609Das Galilei-Fernrohr (Galileisches Fernrohr, auch Holländisches Fernrohr) wurde von den holländischen Brillenmacher Hans Lipperhey und Zaccharias Janssen unabhängig voneinander um 1608 erfunden und in der Folgezeit von Galileo Galilei weiterentwickelt. Es hat als Objektiv eine Sammellinse und als Okular eine Zerstreuungslinse kleinerer Brennweite. Es besitzt ein kleines Gesichtsfeld, stellt die Objekte aufrecht und seitenrichtig dar. Durch die Zerstreuungslinse entsteht ein virtuelles Bild, das nicht projiziert werden kann (Sonnenprojektion unmöglich). |
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Der entscheidende Nachteil dieses Systems ist die Begrenzung der Austritspupille durch die Größe der Pupille des Auges des Beobachters. Die damals schwierig herzustellenden Negativ-Linsen (Zerstreuungslinse oder Konkav-Linse für das Okular) hatten Brennweiten um -60 mm. Die für eine 100-fache Vergrößerung notwendige Objektivlinse müsste eine Brennweite von 600 cm haben und damit wäre das Gesichtsfeld auf 3´ begrenzt. (Sonne und Mond haben einen scheinbaren Durchmesser von 30´). Das Kepler-Fernrohr hat zum Vergleich um einen Faktor 10 größeres Gesichtsfeld und damit kann der Astronom die Objekte leichter finden |
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Kepler-Fernrohr 1611Kepler beobachtete 1613 mit einem Objektiv von 10 bis 20 mm Öffnung und erreichte eine Vergrößerung von 10 bis 20 mal. Die Auflösung war dabei 5 bis 10 mal höher als die des Auges. |
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Dieses Konzept hat den maßgeblichen Vorteil, dass bei hohen Vergrößerungen das Gesichtsfeld noch ausreichend groß ist, um das Auffinden der gesuchten Objekte mit sinnvollem Aufwand zu ermöglichen. Bei Kepler-Fernrohren wird das Gesichtsfeld nur von der Feldlinse (erste Linse) des Okulars begrenzt. Bei einer Objektivbrennweite von 3000 mm und einer Okularbrennweite von 30 mm ist die Vergrößerung 100–fach und es kann mit guten Okularen ein Gesichtsfeld von 40´ erreicht werden |
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Zweilinsige Frauenhofer Achromate 1824 Beim Refraktor bedeutet dies, dass man mit 2 Linsen eine möglichst gute Farbkorrektur anstrebt. Dieses Konzept wird Achromat genannt und man kann die Bilder zweier Farben miteinander vereinigen, z.B. Gelb und Grün. |
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Astrographen 1930 Ein besonders wichtiger Teleskoptyp war der Astrograph vom Typ Sonnenfeld, der als Vierlinser ein Öffnungsverhältnis von 1:5 bei perfekter Abbildung hatte. |
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Dreilinsige Objektive für den Amateurbereich 1980 Die Eigenschaften dieses Apochromat genannten Objektivs sind weiter oben beschrieben. Weitere Einzelheiten zur Geschichte der Fernrohr Entwicklung unter historische Übersicht |
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