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Linse:
Als Linse bezeichnet man ein optisch wirksames Bauelement mit zwei lichtbrechenden Flächen, von denen mindestens
eine Flächen konvex oder konkav gewölbt ist. Ein Bauelement mit zwei planen und parallelen optisch
wirksamen Flächen heißt Planplatte oder planparallele Platte. Eine gedachte Linie, auf welcher die Krümmungsmittelpunkte
der Linsenflächen liegen, wird als optische Achse bezeichnet. Ist eine der beiden Linsenflächenplan,
so steht die optische Achse senkrecht auf dieser Planfläche.
Man unterscheidet:
Sammellinsen mit zwei konvexen Flächen oder mit einer konvexen und einer ebenen Fläche; ein Bündel parallel
verlaufender einfallender Lichtstrahlen wird idealerweise in einem Punkt, dem Fokus oder Brennpunkt, gesammelt.
Zerstreuungslinsen mit zwei konkaven Flächen oder mit einer konkaven und einer ebenen Fläche; ein Bündel von
einfallenen Parallelstrahlen läuft scheinbar von einem Punkt auf der Einfallseite des Lichtes auseinander.
Brennpunkt oder Fokus (F):
Ein paralleler Lichtstrahl wird in einer Linse gebrochen und einem Punkt auf der optischen Achse gesammelt,
dem Brennpunkt
Brennweite (f):
Ist der Abstand zwischen der Mittelachse der Linse und dem Brennpunkt.
Die Brennweite hängt von den Krümmungsradien, R1 und R2 der beiden Linsenfl ächen ab.
n = Brechungsindex (Vakuum 1,0 Glas 1,5-1,9)
d = Dicke der Linse
Der Kehrwert der Brennweite wird auch als die Brechkraft (“Stärke”) der Linse bezeichnet, und in Dioptrien
(Einheit 1/Meter) gemessen.
Linsenfehler:
In der Optik versteht man unter Abbildungsfehlern oder Aberrationen Abweichungen des Objektbildes von der
idealen optischen Abbildung.
Sphärische Aberration (Öffnungsfehler)
Die Form einer Kugeloberfl äche ist zwar eine gute Näherung, aber nicht die beste Linsen- oder Spiegeloberfl äche,
um ein Objekt abzubilden. Allerdings ist das Schleifen einer Kugeloberfl äche deutlich einfacher als das Schleifen
anderer, asphärisch gekrümmter Flächen. Der weite Einsatz sphärischer Flächen beruht auf der Tatsache, dass
ihre Abbildungseigenschaften gut genug sind, bei gleichzeitig akzeptablem Herstellungsaufwand. Asphärische Linsen
sind teuer.
Sphärische Aberration selbst manifestiert sich bei Lichtstrahlen, die nahe am Rand der Optik einfallen. Diese
Lichtstrahlen werden in einer anderen Entfernung fokussiert als mittig einfallende Lichtstrahlen; die Folge ist ein
leicht verschwommenes Bild. Das heisst achsenferne Parallelstrahlen (im Gausschen Raum d.h in ca. 5° um die
optische Achse.) werden stärker gebrochen als achsennahe Parallelstrahlen Es entsteht der sogenannte Kugelgestaltsfehler.
Sphärische Aberration kann in optischen Systemen, die aus mehreren Linsen bestehen, oft durch eine
geeignete Kombination mehrerer Linsenoberflächen reduziert werden.
Chromatische Aberration (Farblängsfehler)
Der Brechungsindex jeden Materials variiert mit der Wellenlänge (sprich Farbe) des einfallenden Lichts, hier mit λ
abgekürzt. Die Bestimmungsgleichung für die Brennweite f enthält den Brechungsindex n, der eigentlich als n(λ)
geschrieben werden sollte, um die Abhängigkeit von der Wellenlänge zu betonen.
Insofern ist die Brennweite auch von der Wellenlänge abhängig, so dass Licht verschiedener Wellenlänge in verschiedenen
Punkten fokussiert wird. Das Bild eines Objektes erscheint dann mit farbigen Rändern um das Bild. Der
Begriff chromatisch stammt vom griechischen Wort für Farbe.
Chromatische Aberration kann durch zwei direkt aneinanderstoßende Linsen, die ein achromatisches Doppel bilden,
reduziert werden. Die Materialien der beiden Linsen werden dabei derart gewählt, dass bei zwei Wellenlängen
die Effekte beider Linsen sich gegenseitig kompensieren. Eine Fortentwicklung stellen so genannte apochromatisch
korrigierte Linsen oder Apochromaten dar. In der klassischen Ausführung werden die Linsensysteme so berechnet,
dass die Bilder bei drei Wellenlängen genau übereinstimmen, wodurch auch bei allen anderen Wellenlängen des
sichtbaren Lichts der Fehler minimiert wird. Hinweis auf solche Gläser ist die Abkürzung APO auf den Objektiven.
Koma (Asymmetriefehler)
Eine Koma (von lat.: Coma, Haar, Schweif) kann sowohl bei Linsen als auch bei Spiegeloptiken auftreten.
Lichtstrahlen, die von einem Objektpunkt abseits der optischen Achse kommen, also als paralleles oder divergentes
Strahlenbündel schräg zur optischen Achse in ein Objektiv oder einen Teleskopspiegel einfallen, werden
auch abseits dieser Achse gebündelt. Bei unvollkommenen optischen Systemen erfolgt diese Bündelung asymmetrisch.
Das Bild eines Punktes (zum Beispiel das eines Sterns) wird verzerrt und hat, ähnlich wie das Bild eines
Kometen, einen Schweif.
Chromatische Aberration kann durch zwei direkt aneinanderstoßende Linsen, die ein achromatisches Doppel bilden,
reduziert werden. Die Materialien der beiden Linsen werden dabei derart gewählt, dass bei zwei Wellenlängen
die Effekte beider Linsen sich gegenseitig kompensieren. Eine Fortentwicklung stellen so genannte apochromatisch
korrigierte Linsen oder Apochromaten dar. In der klassischen Ausführung werden die Linsensysteme so berechnet,
dass die Bilder bei drei Wellenlängen genau übereinstimmen, wodurch auch bei allen anderen Wellenlängen des
sichtbaren Lichts der Fehler minimiert wird. Hinweis auf solche Gläser ist die Abkürzung APO auf den Objektiven.
Seeing:
Kleine Optiken haben viel öfter als große Teleskope die Chance, hohe Vergrößerungen zu nutzen, weil die Luftunruhe
auf eine größere Öffnung viel mehr Einfl uss hat als ein kleineres Teleskop. Diese Unruhe, die von der Optik
und Vergrößerung abhängig ist, wird als Seeing bezeichnet. Manchmal ist das Seeing gut und alle Einzelheiten auf
Mond und Planeten sind gestochen scharf zu sehen. In anderen Nächten ist das Bild kaum scharf zu stellen, es
wabert und zittert umher.
Flach über dem Horizont ist das Seeing generell schlechter als im Zenit. Es hängt stark von der Wetterlage ab, leider
sind oft die klarsten Nächte auch diejenigen mit dem schlechtesten Seeing, während Nebel und Dunst einfach
gutes Seeing anzeigen. Es gibt auch einen Tagesgang des Seeings, danach ist die Luft kurz vor Sonnenuntergang
am unruhigsten, bessert sich dann zu einem optimalen Punkt am frühen Morgen, um mit Aufsteigen der Sonne
gegen Mittag wieder schlechter zu werden.
Man sollte dabei auch darauf achten, daß mit schlechter werdendem Seeing auch die Möglichkeit starke Vergrößerungen
zu nutzen verringert werden, da die Vergrößerung auch das Seeing vergrößert.
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„Eine grosse Teleskop-Öffnung ist durch nichts zu ersetzen, ausser durch eine noch grössere!"
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