Durch Fernrohre sehen und fotografieren, Teil 1

Durch Fernrohre sehen und fotografieren:

Teil 1: Strahlengang im Fernrohr

Bevor wir uns damit beschäftigen, wie der Strahlengang beim Fotografieren aussieht, sollten wir noch einmal zusammenstellen, wie das Licht über das Fernrohr beim visuellen Beoabachten ins Auge kommt:

Als Beispiel nehmen wir einen Refraktor.

Die Objekte der Astronomen sind, verglichen mit den Brennweiten der Objektive, nahezu unendlich weit entfernt. Deshalb entsteht das Bild im Brennpunkt F des Objektivs.

Blickt man nun durch ein Fernrohr durch, so stellt man das Okular so ein, dass parallele Lichtstrahlen in das Auge gelangen.

Das ist für uns am entspannendsten, wir stellen unser Auge auf "unendlich". Die Augenlinse erzeugt aus den parallen Lichtstrahlen das wahrnehmbare Bild auf der Netzhaut.

Am Strahlengang wird deutlich, dass die Lichtstrahlen steiler aus dem Okular austreten als sie in das Objektiv eintreten. Dies entspricht einer  Vergrößerung des Winkels, unter dem wir das Objekt sehen, wir erkennen es also vergrößert.

Die Vergrößerung des Fernrohres ist das Verhältnis der Winkel vor dem Objektiv und nach dem Okular. Man kann dies auch dadurch berechnen, dass man die Brennweite des Objektives durch die des Okulares teil.

Je kurzbrennweitiger das Okular ist, desto steiler treten die Lichtstrahlen aus ihm aus und desto stärker ist die Vergrößerung.

Da die Lichtstrahlen parallel aus dem Okular austreten, können wir mit dieser Einstellung kein Bild auf einem Film oder auf einem CCD-Chip auffangen.

Damit wir durch ein Fernrohr auch fotografieren können, gibt es zwei Möglichkeiten:

- Das Okular wird verschoben, so dass es selbst ein Bild erzeugt, das wir dann mit dem Chip registrieren können. Die Lichtstrahlen kommen dann nicht mehr parallel aus dem Okular heraus.

Hier arbeitet die Kamera ohne eigenes Objektiv. Das nennen wir Okularprojektion: Das Okular projiziert das Bild auf den Chip.

- Die Kamera hat eine eigene Linse, die wir auch nutzen.. Das nennt man afokale Projektion.

Mit diesen beiden Möglichkeiten werden wir uns im nächsten Post dieser Mini-Serie beschäftigen.

Abb. nach Vistnes,  "Physics of Oscillations and Waves", Springer

Im oberen Bild ist das Objekt nahe am Fernrohrobjektiv, so dass das Zwischenbild hinter dem Brennpunkt des Objektivs entsteht. Die Brennpunkte von Objektiv und Okular fallen hier nicht zusammen.

Da Astronomen aber keine Baumspitzen in der Nähe, sondern Sterne ind er Ferne ansehen, kommen die Lichtstrahlen schon parallel in das Objektiv hinein, das Zwischenbild entsteht im Brennpunkt des Objektivs, der dann auch der (gegenstandsseitige) Brennpunkt des Okulars ist.

Vereinfachte Darstellung (Objekt im Unendlichen) (nach TU München)