Auflösungsvermögen des Teleskops
Wegen der runden Teleskopöffnung werden punktförmige Lichtquellen gebeugt, wodurch es zu einem Beugungsscheibchen auf der Bildebene kommt.
Quelle Beugungsscheibchen: Geek3, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Quelle Lichtverteilung: Sakurambo 桜ん坊, Public domain, via Wikimedia Commons
Das Auflösungsvermögen eines Teleskops ist dessen Fähigkeit, zwei unter einem Winkelabstand ‚α‘ eng benachbarte Objekte/Nebel- oder Planetendetails (bzw. zwei solcher Beugungsscheibchen) noch getrennt darzustellen. Dies ist gegeben, wenn das Maximum des einen Scheibchens mindestens auf dem Minimum des anderen Scheibchens liegt.
Quelle Bild: Geek3, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Quelle Diagramm: Mpfiz, Public domain, via Wikimedia Commons (ergänzt)
Das heißt, der minimale Abstand (Auflösungsvermögen) entspricht dem Radius des Beugungsscheibchens, welcher nach dem Rayleigh-Kriterium in Abhängigkeit der Wellenlänge des Lichts sowie der Teleskopöffnung wie folgt berechnet wird (https://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Kriterium):
α – Auflösungsvermögen in ["]
λ – Wellenlänge in [mm]
D – Teleskopöffnung in [mm]
Lambda ist hierbei die Wellenlänge des Lichts. Je nach verwendeten Filtern kann hier die entsprechende Wellenlänge für die Fotografie eingesetzt werden.
Beim Betrachten mit einem Okular wird zwischen photopischem (Tagsehen) und skotopischem Sehen (Nachtsehen) unterschieden. Am Tag ist das Auge bei einer Wellenlänge von 555 nm am empfindlichsten, bei Nacht sind es 507 nm. (https://de.wikipedia.org/wiki/V-Lambda-Kurve)
Teleskopöffnung
Die Teleskopöffnung ist maßgeblich dafür verantwortlich, wie viel Licht das Teleskop sammeln kann. Eine größere Öffnung bringt folgende Eigenschaften mit sich:
- Aus der oben gezeigten Formel zum Auflösungsvermögen wird ein linearer Zusammenhang zwischen der Teleskopöffnung und dem Auflösungsvermögen ersichtlich. Verdoppelt sich die Teleskopöffnung, halbiert sich der Wert des Auflösungsvermögens. Die Auflösung ist also um den Faktor 2 besser als vorher.
Oder anders ausgedrückt: Wird die Formel vom Rayleigh-Kriterium, die den Radius betrachtet, auf den Durchmesser eines Beugungsscheibchens erweitert, wird deutlich, dass sich mit einer Vergrößerung der Teleskopöffnung die Durchmesser der Beugungsscheibchen verkleinern und so Detailinformationen von Objekten sichtbar werden.
- Lichtschwache Objekte wie Galaxien und Nebel werden bei gleichbleibender Brennweite heller abgebildet (da mehr Licht auf den Chip projiziert wird).
Da die Teleskopöffnung eine Kreisfläche ist, wirkt sich die Vergrößerung der Öffnung quadratisch aus. Wird die Öffnung verdoppelt, vervierfacht sich das Lichtsammelvermögen. - Aber: je größer die Öffnung, desto empfindlicher ist das Teleskop gegenüber Luftunruhe (Seeing)
Teleskopbrennweite
Durch die Teleskopbrennweite (meist mit ‚f‘ bezeichnet) wird die Vergrößerung (visuell in Verbindung mit einem Okular) bzw. der Bildwinkel (bei Verwendung einer Kamera) festgelegt. Es wird dabei ein Himmelsausschnitt auf den Chip projiziert. Je höher die Brennweite, desto größer erscheinen die Objekte. Dabei verringert sich aber auch der Ausschnitt, der gesehen werden kann, was das Auffinden von Objekten erschwert, und die Beobachtung von großflächigen Objekten verhindert.
schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Brennweite
Bei langen Brennweiten fallen Abbildungsfehler weniger ins Gewicht, da das Licht auf dem Weg vom Teleskopeintritt bis zum Brennpunkt weniger stark gebrochen werden muss.
Um einen Eindruck zu erhalten, was handelsübliche Teleskope mit ihren unterschiedlichen Brennweiten normalerweise für einen Himmelsausschnitt abbilden können, soll im Folgenden ein Anschauungsbild zeigen.
Hierbei gelten folgende Annahmen:
- Es wird immer der gleiche Kamerachip verwendet (APS-C Format, 22,2x14,8 mm)
- Es werden keine Zubehörteile wie Reducer oder Barlowlinsen verwendet
- Es werden folgende Teleskope verglichen:
- Teleobjektiv mit 280 mm Brennweite
- Refraktor mit 480 mm Brennweite
- Newton-Teleskop mit 1000 mm Brennweite
- Schmidt-Cassegrain-Teleskop (SC) mit 2000 mm Brennweite
Quelle: Rho Ophiuchi Komplex, Giuseppe Donatiello, CC0, via Wikimedia Commons (mit Rechtecken für die Sichtfeldbreiten nachträglich bearbeitet)
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