Grundlagen
Formelsammlung
Lichtsammelleistung =
(Öffnung in mm)² / 49
Vergrößerung =
Teleskopbrennweite / Okularbrennweite
Minimalvergrößerung =
Öffnung / maximale Austrittspupille
Förderliche Vergrößerung =
Öffnung / 0,7
Maximalvergrößerung =
Öffnung x 2
oder:
förderliche Vergrößerung x 2
Öffnungsverhältnis =
Brennweite / Öffnung
Austrittspupille =
Öffnung / Vergrößerung
tatsächliches Gesichtsfeld =
scheinbares Gesichtsfeld / Vergrößerung
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Austrittspupille
Die passende Größe der Austrittspupille
Die maximale Pupillengröße des Auges bestimmt die Minimalvergrößerung des TeleskopsDer Durchmesser des am Okular austretenden Lichtbündels wird als Austrittspupille oder Austrittsblende bezeichnet. Die Austrittspupille wird durch die Öffnung und die eingesetzte Vergrößerung beeinflusst und errechnet sich nach der Formel:
Austrittspupille = Öffnung / Vergrößerung
Die maximale Öffnung der menschlichen Augenpupille, welche letztendlich das gewonnene Licht aufnimmt, beträgt in der Nacht circa 7 mm.
Die Austrittspupille sollte mit diesem maximalen Wert in etwa übereinstimmen, da bei noch größerer Austrittspupille keine größere Lichtmenge aufgenommen werden kann. Dem Auge geht Licht verloren und das Bild wird nicht heller. Die Minimalvergrößerung entspricht deshalb dem Wert der größtmöglichen Austrittspupille.
Das Alter des Beobachters beeinflusst die Pupillengröße
Bei der Wahl der maximalen Austrittspupille ist auch das Alters des Beobachters und die Himmelshelligkeit zu berücksichtigen. Mit zunehmenden Alter sinkt die Fähigkeit der Pupillenweitung bei Nacht. Ein junger Mensch kann eine Pupillengröße von 8 mm erreichen, bei einem älteren Menschen beträgt die maximale Weitung im Durchschnitt etwa 6 mm. Dies sind zwar nur Richtwerte, welche individuell abweichen können, sie sollten bei der Okularwahl aber in Betracht gezogen werden.
Die Himmelshelligkeit berücksichtigen
Die Himmelshelligkeit wird an der Helligkeit eines mit bloßem Auge gerade noch erkennbaren Sterns (abgekürzt: fst = faintest star) definiert und mit der scheinbaren Sternhelligkeit in der Einheit mag angegeben. Die maximale Austrittspupille und die damit gewählte Minimalvergrößerung sollte nicht zu weit über der Himmelshelligkeit liegen, da der Himmelshintergrund sonst zu hell und kontrastarm erscheint. Auch lässt eine helle Stadtumgebung in der Regel kaum eine optimale Dunkeladaption, also die Anpassung der Augen an die Nacht zu. Für die persönlichen Optimalwerte ist ein Abwägen der vorliegenden Bedingungen notwendig.
Die Grenzwerte der Austrittspupille
Bei der förderlichen Vergrößerung stimmt das Auflösungsvermögen des Teleskopes mit dem des Auges überein, es ist also maximal. Diese wird bei einer Austrittspupille von 0,7 mm erreicht. Die Maximalvergrößerung erzeugt eine Austrittspupille von 0,5 mm Größe, was bereits den Grenzwert der Augenleistung darstellt. Unter Idealbedingungen ist an hellen Objekten mit einer Austrittspupille von knapp 0,4 mm eine Maximalvergrößerung auf das Doppelte der förderlichen Vergrößerung möglich. Diese kommt jedoch nur sehr selten zur Anwendung und bringt keinen Detailgewinn der Abbildung.
Zusammenfassung Optikgrundlagen
Teleskope sammeln Licht und vergrößern das Bild mit einer höheren Auflösung. Die Größe der Teleskopöffnung bestimmt die Lichtsammelleistung und das Auflösungsvermögen.
Der Vergrößerungsfaktor ergibt sich aus der Kombination von Teleskop- und Okularbrennweite. Die anwendbare Vergrößerung ist abhängig von der Teleskopöffnung und den Beobachtungsvoraussetzungen.
Das Öffnungsverhältnis stellt das Zusammenspiel von Öffnung und Brennweite dar. Ein Wert kleiner f/8 kennzeichnet eine schnelle, ein größerer Wert eine langsame Optik. Schnelle Optiken erlauben ein großes Gesichtsfeld zur Beobachtung und sind lichtstark für die Fotografie von dunklen Objekten außerhalb des Sonnensystems. Langsame Optiken eignen sich für hohe Vergrößerungen und Fotografie von hellen Objekten, wie Mond und Planeten.
Die zur Beobachtung eines bestimmten Objekts geeignete Vergrößerung wird von der Größe der Austrittspupille bestimmt. Diese regelt das zur Verfügung stehende Licht und das vom Auge nutzbare Auflösungsvermögen. Bei gleicher Austrittspupille erscheint das Bild unabhängig von der Teleskopöffnung gleich hell. Die Vergrößerung und die Auflösung ist dann bei größerer Öffnung jedoch höher.