Teleskope - Lichtsammler für die Astronomie
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Teleskope sind optische Geräte, mit denen das Licht astronomischer Objekte gesammelt wird und dann mit dem bloßen Auge betrachtet oder fotografisch festgehalten werden kann. Dabei beschränkt sich der Einsatz von Teleskopen nicht auf sichtbares Licht. Es gibt auch Röntgenteleskope, Infrarotteleskope und sogar Radioteleskope.

Man kann Teleskopen in Linsenteleskope (Refraktoren) und Spiegelteleskope (Reflektoren) einteilen. Außerdem gibt es auch Mischformen, in denen sowohl Spiegel als auch Linsen zum Einsatz kommen. Diese Geräte heißen katadioptrische Teleskope.

Teleskop Prinzipzeichnung

Grundprinzip

Das Grundprinzip jedes Teleskopes ist es einfallendes Sternenlicht zu sammeln und entweder auf einer Kamera abzubilden oder für das Auge zur Verfügung zu stellen. Ein Teleskop kann um so mehr Licht sammeln, je größer seine Licht sammelnde Optik ist. Diese Optik ist meist die vorderste Linse oder der erste Spiegel auf dem das Licht eintrifft. Als Öffnung eines Teleskopes bezeichnet man den Durchmesser dieser Optik. Dabei sind bei bei Amateurgeräten Angaben in Zoll üblich. Da die ganze Fläche der Optik zur Sammlung des Lichtes beiträgt, steigt das Lichtsammelvermögen eines Teleskopes quadratisch mit der Öffnung.

Eine weitere wichtige Kennzahl für ein Teleskop ist die Brennweite. Sterne sind so weit entfernt, dass ihr Licht parallel einfällt und von einem Teleskop auf einen Punkt abgebildet wird. Ein weiterer Stern, der in einer um einen kleinen Winkel unterschiedlichen Richtung steht, wird auf einen Punkt neben den ersten Stern abgebildet. Dabei ist der Abstand dieser beiden Punkte um so größer, je länger die Brennweite des Teleskopes ist. Mit steigender Brennweite wird also der auf der Kamera abgebildete Abstand der Sterne immer größer. Das bedeutet die Vergrößerung wird stärker, bei steigender Brennweite passt ein immer kleinerer Ausschnitt des Himmels auf den Empfänger der Kamera.

Betrachtet man keine punktförmigen Sterne, sondern ausgedehnte Objekte wie planetarische Nebel, die Mondoberfläche oder Planten, so wird das einfallende Licht bei größerer Brennweite auf einen größeren Bereich verteilt. Das Bild wird mit zunehmender Brennweite größer und dunkler. Daher ist eine große Brennweite nicht immer erstrebenswert. Je größer die Brennweite ist, desto größer sollte auch die Öffnung sein.

Um ein besseres Maß für die Helligkeit eines Teleskop zu haben, verwendet man die Lichtstärke oder das Öffnungsverhältnis. Ein Öffnungsverhältnis von f/5 bedeutet zum Beispiel, dass die Brennweite fünf mal größer ist als die Öffnung. Bei f/10 ist die Brennweite zehn mal größer als die Öffnung. Das Teleskop mit Öffnungsverhältnis f/5 wird bei gleicher Öffnung ein helleres Bild zeigen. Das f/10 Teleskop hat dafür eine stärkere Vergrößerung. (Achtung: In der Fotografie argumentiert man meist genau umgekehrt: man nimmt die Brennweite als gegeben. Ein f/5 Fotoobjektiv hat eine größere Öffnung und braucht damit kürzere Belichtungszeit.)

Okular Prinzipzeichnung

Okular

Bei der bisherigen Beschreibung bin ich davon ausgegangen, dass man das gesammelte Licht direkt auf der lichtempfindlichen Fläche einer Kamera sammeln möchte, auf der dann das Bild entsteht. Möchte man dagegen mit bloßem Auge das Weltall betrachtet, so muss man das gesammelte Licht wieder zu einem Strahlenbündel umwandeln. Die Linse des Auges übernimmt es dann, ein Bild auf der Netzhaut zu erzeugen. Das oben beschriebene Bild ist in dem Fall nur ein Zwischenbild.

Diese Umwandlung in ein Strahlenbündel übernimmt ein Okular. Dies ist eine Zusammenstellung von Linsen, die sichtbares Licht aus dem Brennpunkt des Teleskopes wieder parallel Ausrichtet. Um die Lichtstärke des Teleskopes voll nutzen zu können, muss das aus dem Teleskop austretende Strahlenbündel vollständig in das Auge eintreten können. Da die menschliche Pupille maximal etwa 7 mm weit geöffnet wird, darf das Strahlenbündel nicht grösser als diese 7 mm sein. Die Weite des Strahlenbündels bezeichnet man als Austrittspupille.

Ein Okular soll also die durch die Öffnung einfallende Strahlung auf den Durchmesser von nicht mehr als 7 mm bündeln. Hierzu verwendet man ein Okular, dessen Brennweite um das Verhältnis von 7 mm zur Öffnung des Teleskopes kleiner ist als die Brennweite des Teleskopes. Da die Öffnung eines Teleskopes immer viel größer ist als 7 mm, müssen die Brennweiten von Okularen deutlich kürzer sein, als die des Teleskops. Bei einem 5 Zoll Teleskop muss die Brennweite des Okulars mindestens 18 mal kleiner sein als die des Teleskopes um eine Austrittspupille von weniger als 7 mm zu erreichen. Bei einem Öffnungsverhältnis von f/5 müsste man eine Okularbrennweite von 35 mm oder kürzer verwenden.

Das Okular bildet zusammen mit der Linse des Auges ein weiteres abbildendes System, mit dem das Zwischenbild (an dem man die Kamera platzieren kann) auf die Netzhaut abgebildet wird. Dabei wird das Bild um so größer auf der Netzhaut erscheinen, je stärker das Okular ist; je kleiner also seine Brennweite ist. Die Okular-Brennweite gibt also auch die Vergrößerung des Zwischenbildes an. Da die Brennweite des Teleskopes die Größe des Zwischenbildes bestimmt und die Brennweite des Okulars die Umsetzung ins Auge, gibt man als Wert für die gesamte Vergrößerung das Verhältnis aus Teleskopbrennweite und Okularbrennweite an. Im obigen Beispiel hat man also eine minimale Vergrößerung von 18.

Durch die Wahl stärkerer Okulare kann man im Prinzip beliebige Vergrößerungen erreichen. Allerdings bedeutet das nicht, dass die Auflösung, beliebig groß werden kann. Als Richtwert für eine maximal sinnvolle Vergrößerung wird oft das doppelte der Öffnung in Millimetern genannt. Das wäre bei einem fünf Zoll Teleskop eine Vergrößerung von 254.

Um die Errechnung von Vergrößerungen und Öffnungsverhältnis zu vereinfachen, habe ich eine Seite geschrieben, auf denen man sich die hier erklärten Kennzahlen von Teleskopen berechnen lassen kann.

Letzte Änderung: 27.09.2007