Teleskoptypen

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Im Laufe der Zeit wurden sehr unterschiedliche Typen von Teleskopen entwickelt. Die wichtigsten sollen an dieser Stelle kurz vorstellt werden. Zunächst kann man alle Bauarten grundsätzlich in drei Kategorien einteilen, nämlich Linsenteleskope (Refraktoren), Spiegelteleskope (Reflektoren) und Teleskope bei denen sowohl Linsen als auch Spiegel an der Bildentstehung beteiligt sind (Katadioptrische Teleskope).


Inhaltsverzeichnis

Linsenteleskope (Refraktoren)

Beispiel einer Farbkorrekturlinie beim Achromaten
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Beispiel einer Farbkorrekturlinie beim Achromaten
Beispiel einer Farbkorrekturlinie beim Apochromaten
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Beispiel einer Farbkorrekturlinie beim Apochromaten
Strahlengang beim Refraktor Teleskop
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Strahlengang beim Refraktor Teleskop
Die normale Vorstellung von einem Teleskop sieht so aus, dass ein langes Rohr vorhanden ist, das man mit seinem vorderen Ende in die Richtung des Objektes hält, welches vergrößert werden soll und in das man auf der anderen Seite hineinguckt. Bei dieser Art Teleskop handelt es sich meist um ein Linsenteleskop. Unter Astronomen ist diese Bauart auch als Refraktor bekannt.
Refraktor
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Refraktor
Auf dem Bild links ist der Strahlenverlauf eines einfachen Refraktors zu sehen. Das parallel einfallende Licht vom Stern wird von einer Linse gebündelt und trifft im Brennpunkt zusammen. An dieser Stelle kann es mit dem Okular betrachtet werden (Später werden wir sehen, dass ein Teleskop nicht nur einen einzelnen Stern, sondern ein ganzes Feld abbildet, dass dann in der Brennebene betrachtet werden kann).

Einfache Refraktoren wie der hier abgebildete leiden nun darunter, dass unterschiedliche Wellenlängen des Lichts (also Licht mit unterschiedlichen Farben) von Linsen unterschiedlich stark gebrochen wird. Dadurch kann das Bild immer nur für eine einzige Farbe scharf gestellt werden. Die anderen Farben werden nicht scharf abgebildet und erzeugen einen störenden Farbfehler. Dieser Fehler kann z.T behoben werden, indem man zwei oder mehr Linsen hintereinander anordnet. Werden die Glassorten geschickt gewählt, so gleicht der Fehler einer Linse genau den Fehler der anderen Linse aus und es treffen sich die Strahlen von zwei oder sogar mehreren Farben im Brennpunkt. Refraktoren, die für zwei Farben korrigiert sind, wie z.B. der bekannte Fraunhofer Refraktor, nennt man Achromaten; Refraktoren, die weitgehend frei von Farbfehlern sind, heißen Apochromaten (oder kurz Apos).

Der Farbfehler ist stark vom Öffnungsverhältnis abhängig. Deshalb werden insbesondere achromatische Refraktoren gerne mit einer längeren Brennweite gebaut. Um die Baulänge dieser Geräte kurz zu halten, kann der Strahlengang mit Planspiegeln umgelenkt (gefaltet) werden. Refraktoren, mit einer Umlenkung des Strahlengangs bezeichnet man als Fagott-Refraktoren, diejenigen mit zwei Umlenkungen Schaer-Refraktoren.

Da bei Refraktoren ein Teil des einfallenden Lichts an den Glasflächen der Linsen reflektiert wird und somit nicht nutzbar ist, werden die Linsen bei modernen Refraktoren vergütet. Das heißt, die Außenflächen der Linsen werden in einem aufwändigen Prozess mit speziellen Materialien beschichtet. Diese Beschichtung (Vergütung) verringert den Lichtanteil, der an den Linsen reflektiert wird, und steigert somit den nutzbaren Lichtanteil.

Coudé Refraktor

Ein Coudé Refraktor ist ein Refraktor, dessen Strahlengang mit Hilfe von drei Spiegeln so gefaltet ist, dass sich die Okularposition beim Nachführen nicht verändert. Da es sich bei den verwendeten Spiegeln im Idealfall um perfekte Planspiegel handelt, die optisch nicht wirksam sind, zählt man auch dieses Teleskop zu den Refraktoren.

Refraktoren mit gefaltetem Strahlengang

Um die teilweise extrem langen Baulängen der achromatischen Refraktoren zu begrenzen, wurden verschiedene Linsenfernrohre gebaut, deren Lichtweg durch einen oder zwei Planspiegel gefaltet wurde. Ebenso wie der Coudé Refraktor werden auch Teleskope mit gefaltetem Strahlengang zu den Refraktoren gerechnet.

Weblinks (Refraktoren)

Spiegelteleskope (Reflektoren)

Reflektor
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Reflektor
Bei Spiegelteleskopen wird das einfallende Licht durch einen konkaven Spiegel gebündelt. Da von Spiegeln alle Wellenlängen in gleicher Weise reflektiert werden, leiden diese Teleskope nicht unter dem oben besprochenen Farbfehler. Leider kommt es bei einfachen Spiegelteleskopen jedoch zu anderen Fehlern, wie z.B. Koma. Diese Fehler sollen an anderer Stelle näher besprochen werden.

Das im linken Bild gezeigte Teleskop ist für die visuelle Beobachtung völlig ungeeignet, weil sich der Brennpunkt im Strahlengang des einfallenden Lichts befindet. Ein Beobachter würde sich selbst im Schatten stehen. Deshalb mussten unterschiedliche Systeme entwickelt werden um es dem Beobachter trotzdem zu ermöglichen, sich den Brennpunkt mit seinem Okular anzusehen.


Herschel Teleskop

Herschel Reflektor
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Herschel Reflektor
Die einfachste Methode, den Brennpunkt aus dem einfallenden Lichtbündel zu lenken, wurde nach dem Astronom F.W. Herschel (1738-1822) benannt. Der Spiegel wird einfach etwas gegen den Lichteinfall gekippt, sodass sein Brennpunkt neben das einfallende Lichtbündel fällt. Leider leiden Diese Teleskope unter ganz erheblichen zusätzlichen Fehlern (Koma und Astigmatismus), was zu einer stark verzerrten Sternabbildung führt. Herschel- Teleskope sind heute fast nicht mehr im Einsatz. Es ist allenfalls denkbar, Teleskope nach diesen Prinzip zu betreiben, die extrem lange Brennweiten haben.

Ein Vorteil dieses Teleskoptyps besteht darin, dass das Licht ungestört von einer zusätzlichen Abschattung (Obstruktion) zum Spiegel gelangen kann. Neuerdings werden u.a. deshalb Teleskope angeboten, die ein ähnliches Prinzip verwenden. Bei diesen Teleskopen wird der Spiegel allerdings asymmetrisch geschliffen. Ein Teil der entstehenden Fehler kann so kompensiert werden.

Newton Teleskop

Newton Reflektor
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Newton Reflektor
Eine andere Möglichkeit, den Brennpunkt aus dem Strahlengang zu befördern besteht darin, den Lichtkegel mit Hilfe eines kleinen Planspiegels aus den Strahlengang zu spiegeln, wie es auf dem Bild links gezeigt wird. Diese Konfiguration nennt man Newton Teleskop. Ein solches Teleskop kann auch von Amateuren relativ leicht hergestellt werden. Deshalb handelt es sich bei der mehrheitlichen Anzahl von Selbstbauten um diesen Teleskoptyp. Wie leicht zu erkennen ist, befindet sich der zweite Spiegel (oft Fangspiegel genannt) im Strahlengang des einfallenden Lichts. Durch diese Obstruktion genannte Abschattung geht ein Teil des einfallenden Lichts verloren. Die theoretische Lichtsammelleistung fällt also gegenüber einem Refraktor gleicher Öffnung leicht ab. Später soll noch im einzelnen diskutiert werden, welche weiteren Auswirkungen diese Obstruktion auf das zu erwartende Bild eines Newton Teleskops hat.

Bei dem unter Selbstbauern weit verbreiteten Dobson Teleskop handelt es sich vorwiegend um ein Newton Teleskop auf einer Dobson Montierung.

Weblinks: Wikipedia:Newton-Teleskop

Cassegrain Teleskop

Cassegrain Reflektor
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Cassegrain Reflektor
Das erste Cassegrain Teleskop wurde im Jahre 1672 von dem Franzosen N. Cassergrain gebaut. Auch dieses Teleskop verwendet einen Fangspiegel. In diesem Fall wird das Licht allerdings an dem konvexen Fangspiegel zurück zum Hauptspiegel reflektiert und verlässt das Teleskop durch ein zentrales Loch im Hautspiegel auf der Rückseite. In diesem Detail ähnelt es den Refraktor. Durch unterschiedliche Formen von Haupt- und Fangspiegel können ganz unterschiedliche optische Konfigurationen erreicht werden. So unterteilt sich die Gruppe der Cassegrain Teleskope noch weiter in den Klassischen Cassegrain, den Dall Kirkham, den Ritchey Chrétien usw. Gemeinsames Merkmal all dieser Typen ist aber die grundsätzliche Konfiguration mit konkavem Hauptspiegel und konvexem Fangspiegel.

Im professionellen Bereich haben sich die Cassegrain Teleskope fast vollständig durchgesetzt. Da sie jedoch erheblich schwerer herzustellen sind als Newton Teleskope, sind sie unter dem Selbstbauern nicht ganz so beliebt.

Gregorian Telekop

Gregory Reflektor Telekop
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Gregory Reflektor Telekop
Das Gregorian Teleskop oder auch Gregory Teleskop wurde 1660 von James Gregory erfunden. Bei diesem Teleskoptyp wird im Gegensatz zum Cassegrain Teleskop ein konkaver Sekundärspiegel eingesetzt, welcher sich hinter dem Fokus des Hauptspiegels (Primärfokus) befindet. Dadurch entfällt die schwierige Herstellung des konvexen Sekundärspiegels und macht diesen Teleskoptyp gerade für den Selbstbau interessant. Leider geht auch ein wichtiger Vorteil des Cassegrain, nämlich die besonders kurze Bauform verloren.

Da das Gregorian Teleskop im Gegensatz zu vielen anderen Teleskoptypen ein aufrecht stehendes Bild liefert, wird es gerne in kleineren Spektiven zur Naturbeobachtung eingesetzt.

Schiefspiegler Teleskop

Schiefspiegler
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Schiefspiegler
Yolo
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Yolo
Der Schiefspiegler steht hier exemplarisch für die Gruppe der geneigten Mehrspiegelsysteme (Schiefspiegler, Yolo, Kutter, Stevick-Paul usw. usw.) Unter den Selbstbauern gibt es eine kleine, aber sehr rege Gruppe von Anhängern dieser Gattung von Spiegelteleskopen. Hier sind insbesondere die Yolo Gruppen der Schweizerischen Astronomischen Gesellschaft (SAG) zu nennen.

Katadioptrische Teleskope

Unter dem Begriff katadioptrische Teleskope werden alle Teleskoptypen zusammen gefasst, die mit einem gemischten System aus Linsen und Spiegeln arbeiten.


Katadioptrische Teleskope mit großem refraktivem Frontkorrektor

Katadioptrische Teleskope mit einer Korrekturlinse vor dem Sekundärspiegel

Katadioptrische Teleskope mit Mangin Sekundärspiegel


Andere katadioptrische Teleskope

Sonderformen

Siderostat, Heliostat, Coelostat

Siderostaten, Heliostaten und Coelostaten bestehen aus einem oder mehreren Planspiegeln. Sie werden verwendet, um Licht in ein feststehend montiertes Teleskop zu lenken.

Coelostaten bestehen meist aus zwei Planspiegeln, von denen einer parallaktisch montiert ist. Er reflektiert das einfallende Licht meist über einen zweiten Spiegel in das Teleskop.

Auch Siderostaten sind in der Lage durch Drehen der Spiegelachsen die Erddrehung auszugleichen, sie nehmen dabei jedoch eine Drehung des Bildfeldes in Kauf.

Folgt der Siderostat oder Coelostat dem Lauf der Sonne, so bezeichnet man ihn als Heliostat.


Literatur

  • Notes on the Cœlostat and Siderostat, Plummer, H. C., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 65, S.487
  • Siderostat/heliostat/coelostat, Murdin, P., Encyclopedia of Astronomy and Astrophysics, article 4725.

Siehe auch

Weblinks

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