ursusmajor

Auf dem Wissen Anderer aufbauen

Zum Beginn etwas Optik

Ich verzichte hier bewusst auf umfangreiche, optische Abhandlungen und komplizierte Formeln.
Erstens bin ich damit überfordert und zweitens findet man bei Interesse im Web eine Fülle von optischen Abhandlungen.
Hier sind deshalb nur die zum Allgemeinwissen des Amateurastronomen zählenden Zusammenhänge bei einem Teleskop aufgelistet (Alle nicht erwähnten Masse nach ISO):

Vergrösserung:
Brennweite Objektiv / Brennweite Okular

Austrittspupille:
a) Öffnung / Vergrösserung
b) Öffnung x Brennweite Okular / Brennweite Objektiv

Öffnungsverhältnis:
Brennweite / Öffnung

Maximale, sinnvolle Okularbrennweite:
6 x Brennweite Objektiv / Öffnung

Minimale, sinnvolle Okularbrennweite:
0,5 x Brennweite Objektiv / Öffnung

Wahres Gesichtsfeld in °:
2 x arctan (Feldblende / 2 x Brennweite Objektiv)
Scheinbares Gesichtsfeld Okular / Vergrösserung
Scheinbares Gesichtsfeld Okular x Brennweite Okular / Brennweite Objektiv

Maximalste Auflösung des Objektives in Bogensekunden:
(1,22 x Lichtwellenlänge [nm] / Öffnung mm ) x 20,63
oder angenähert: 128 / Öffnung [mm]

Effektive Brennweite bei Okularprojektion:
Brennweite Objektiv x ((Abstand Okularoberfläche zu Bildträger / Brennweite Okular) -1)
CCD- Kameras; Bestimmung der optimalen Aufnahmebrennweite bezüglich "Critical Sampling":
Optimale Aufnahmebrennweite [mm] = 3,56 x Pixelgrösse [µm] x Öffnung [mm]

Visuelle Grenzgrössen bezüglich Öffnung [19 KB] :
Es gibt verschiedene Formeln für das Berechnen der visuellen Grenzgrösse, da viele Einflüsse (Seeing, Qualität der Optik, Öffnung der Augenpupille, Adaption des Auges) auf diese Grenzgrösse Einfluss haben und so alle diese Formeln nur eine Annäherung sein können. Deshalb stimmen die Daten in oben verlinkter Liste nicht genau mit denjenigen überein, die mit folgender Formel berechnet werden können:
Visuelle Grenzgrösse = 7,5 + 5 x log(Öffnung [cm])

Zunahme der visuellen Grenzhelligkeit in mag bei verschieden grossen Öffnungen:
1,5 x log (Öffnung gross / Öffnung klein) hoch 2


Glossar:

Auflösung:
Die Mindest- Distanz (in Bogensekunden) zweier Punkte (Sterne), die noch einzeln erkannt werden können ==> Rayleigh- Kriterium

Austrittspupille:
Durchmesser des Lichtpunktes beim Okularaustritt

Beugungsscheibchen:
Infolge der Beugung des Lichtstrahls einer punktförmigen Lichtquelle (z.B. Stern) entstehende flächige Abbildung in einer Optik.

Brennweite:
Distanz von der Lichtsammelkomponente (Linse / Spiegel) bis zum Sammelpunkt der Lichtstrahlen bei Teleskop (Objektiv) und Okular

Feldblende:
Die Feldblende begrenzt das sichtbare Gesichtsfeld und ist fest im Okular eingebaut

Gesichtsfeld:
Der mit gegebenem Teleskop und Okular zu überblickende Himmelsbereich; meist in Bogensekunden

Grenzhelligkeit oder Grenzgrösse:
Die schwächste Helligkeit eines Objektes in mag, das visuell in einem bestimmten Teleskop noch gerade erkannt werden kann

Magnitude (mag):
Ein logarithmisch aufgebautes, empirisches Mass für die scheinbare Helligkeit astronomischer Objekte

Objektiv:
Eine Kombination aus Linsen (Refraktor), Spiegel (Reflektor) oder Linsen und Spiegel (Katadioptrisch) zum Zwecke der Lichtsammlung auf einen Punkt (Brennpunkt)

Öffnung:
Durchmesser der Frontlinse (Refraktor) bzw. Hauptspiegels (Reflektor, Katadiopter)

Öffnungsverhältnis:
Entspricht der Blende bei einem Fotoobjektiv. meist wird bei Teleskopen das effektive Verhältnis - z.B. 1/8 - nur mit f/8 oder gar nur der Nenner f8 angegeben. Dabei ensteht die Irritation, dass ein grösseres Öffnungsverhältnis mit einer kleineren Zahl angegeben wird und umgekehrt. f/15 ist im Vergleich zu f/8 somit das kleinere Öffnungsverhältnis. F8 ist die "schnellere" Optik als F15 (benötigt rund die Hälfte der Belichtungszeit)

Okularprojektion:
Mit einem Okular wird das Bild auf den Fototräger "projiziert"

Oversampling:
Siehe Sampling

Rayleigh- Kriterium:
Heuristische Bedingung, wann zwei Lichtquellen als getrennt gelten. Zwei Beugungsscheibchen zweier Sterne gelten als getrennt wenn eine Einschnürung (eine "Acht") erkannt werden kann.

Sampling:
Bei der CCD- Fotografie bezeichnet dies die Verteilung des Lichts (z.B. Beugungsscheibchen eines Sternes) auf einzelne Pixel. Critical Sampling besteht mit 2 Pixel. Werden weniger als zwei Pixel (bei zu grossen Pixel bzw. zu kleiner Brennweite) durch das Beugungsscheibchen eines Sterns belichtet spricht man von Undersampling und bei mehr als zwei Pixel (bei zu kleinen Pixel bzw. zu grosser Brennweite) von Oversampling. Tendenziell ist ein leichtes Undersampling vorzuziehen, da infolge grösserer Pixel bzw. kleinerer Brennweite/grösserem Öffnungsverhältnis und damit grösserer Lichtempfindlichkeit noch schwächere Sterne ersichtlich werden. Es ist aber endlich auch Geschmacksache, wie Sterne abgebildet werden.

Scheinbares Gesichtsfeld:
Eigengesichtsfeld des Okulars

Undersampling:
Siehe Sampling

Vergrösserung:
Scheinbare, lineare Verkürzung der Distanz zum Objekt

Visuelle Grenzhelligkeit:
Das lichtschwächsten Sterne, die gerade noch wahr genommen werden können

Wahres Gesichtsfeld:
Tatsächlich überblickbarer Himmelsteil in °






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