Frage zu Teleskopen, Beobachtungen und Erläuterungen zu den Beobachtungen

1. Auflösungsvermögen und Beugung

Beugung tritt überall dort auf, wo es eine Kante gibt. "Es ist definiert als das Biegen von Licht um die Ecken eines Hindernisses oder einer Öffnung in den Bereich des geometrischen Schattens des Hindernisses." ( Wikipedia ) Alles, was Sie für die Beugung brauchen, ist also ein Hindernis beliebiger Form - am Rand des Hindernisses wird das Licht ein wenig gebeugt.

In Teleskopen findet die Beugung rund um den Rand des Objektivs statt, sei es eine Linse oder ein Spiegel. Mit einem kleineren Objektiv, mit stärker gekrümmtem Rand und mit gegenüberliegenden Seiten des Randes näher beieinander, erhalten Sie eine stärkere Beugung (größerer Abweichungswinkel). Mit einem größeren Objektiv, einer geraderen Kante und gegenüberliegenden Seiten der Kante weiter auseinander, erhalten Sie weniger Beugung (kleinerer Abweichungswinkel).

Aus diesem Grund haben größere Teleskope kleinere Airy-Scheiben . Es ist ähnlich, wie ein schmaler Schlitz eine breitere Beugungsfigur erzeugt, während ein breiterer Schlitz eine engere Figur erzeugt. Im Falle eines Teleskops ist die Beugungsfigur die Airy-Scheibe - statt paralleler Beugungszonen ist sie kreisförmig. Eine größere Öffnung ergibt eine kleinere Airy-Scheibe.

2. Eintritts-/Austrittspupillen und Öffnungen

Bei vielen modernen Amateurteleskopen ist die Eintrittspupille eigentlich die Öffnung des Teleskops oder der sichtbare Durchmesser des Objektivs. In manchen Fällen hat das Instrument einen Aperturstopp, der die Größe des sichtbaren Teils reduziert, aber das ist selten. Meist Spiegeldurchmesser = Eintrittspupille.

Die Austrittspupille ergibt sich einfach aus der Art und Weise, wie die Lichtstrahlen nach dem Austritt aus dem Okular konvergieren - sie konvergieren, bis sie in einem kleinsten Bereich (der Austrittspupille) gebündelt werden und dann wieder divergieren.

Die Austrittspupille ist also tatsächlich kleiner als der Durchmesser der letzten Linse im Okular, weil die Strahlen noch eine Weile zusammenlaufen.

Offensichtlich möchten Sie Ihr Auge so auf das Okular richten, dass die Austrittspupille mit der Pupille in Ihrem Auge übereinstimmt, um so die größte Lichtmenge einzufangen, die aus dem Zielfernrohr kommt.

EDIT: Der genaue Ort, an dem Sie Ihr Auge behalten, ändert nicht die Größe des Bildes. Die Größe des vom Teleskop erstellten virtuellen Bildes hängt nur von der Objektgröße und der Vergrößerung ab – alles andere spielt keine Rolle. Das Ändern der Augenposition ändert nur die Lichtmenge, die in Ihr visuelles System eintritt. (Zu erklären, warum dies so ist, würde wahrscheinlich ein ganz anderes Thema in diesem Forum erfordern.)

3. Vergrößerung und Helligkeit

Die vom Zielfernrohr eingefangene Lichtmenge bleibt gleich. Sie ist durch die Größe der Blende gegeben.

Aber bei einem größeren Bild (höhere Vergrößerung) wird die gleiche Lichtmenge, die vom Objekt kommt, über einen größeren Raumwinkel verteilt. Sie sehen die gleiche Anzahl von Photonen, aber jetzt sind sie über eine größere scheinbare Oberfläche verteilt. Natürlich wird es dunkler aussehen.

Dieselbe Menge Butter auf eine größere Scheibe Brot streichen.

4. Barlow, Vergrößerung und Sichtfeld

Eine Barlow erhöht die Vergrößerung. Wie in Absatz 3 oben gezeigt, bedeutet mehr Vergrößerung = verringerte scheinbare Helligkeit. Dasselbe würde ohne eine Barlow passieren, aber stattdessen nur mit einem viel stärkeren Okular.

Es dreht sich alles um die Vergrößerung. Die Lichtabsorption im Glas der Barlow ist vernachlässigbar.

Außerdem scheint das Objekt schneller durch das Sichtfeld zu gehen, da das scheinbare Sichtfeld gleich bleibt, aber das gesamte Bild vergrößert wird. Da das Bild vergrößert wird, muss jede Bewegung darin "schneller" erscheinen. Das Objekt scheint also schneller durch das gleiche Sichtfeld zu gehen.

5. Sterne und Planeten erscheinen gleich

Das sollten sie nicht. Es ist ein Leistungsproblem.

Sterne sollten bei niedriger bis mittlerer Vergrößerung als winzige Punkte erscheinen. Sie sollten bei hoher Vergrößerung als Airy-Scheiben (aber immer noch nicht groß) erscheinen, die aufgrund von Seeing (Luftturbulenzen) schwanken.

Die meisten Planeten (Venus, Mars, Jupiter, Saturn) sollten Scheiben aufweisen, die deutlich größer sind als die Sterne. Sogar Uranus und Neptun (die weit entfernt sind) sollten immer noch Scheiben zeigen, die sich bei näherer Betrachtung als größer als Airy-Scheiben herausstellen, in einem Instrument mit einer Öffnung von nur 150 mm (vielleicht sogar noch kleiner).

Kann mehrere Gründe dafür haben. Bei einer Öffnung von 60 mm sollte Ihr Zielfernrohr über genügend Auflösungsvermögen verfügen, um zwischen den größten Planetenscheiben (Jupiter) und allen stellaren Airy-Scheiben unterscheiden zu können, und die Ringe des Saturn sollten sichtbar werden, obwohl sie sehr klein sind. Wenn das nicht passiert, dann vielleicht:

• Es ist ein Kollimationsproblem. Alle Teleskope mit Ausnahme der meisten Refraktoren erfordern eine regelmäßige Kollimation, da sonst die Leistung abnimmt
• Qualität der Optik. Ich bin mir nicht sicher, welche Optik Sie haben, aber wenn sie Leistungsprobleme hat, werden die Bilder aufgebläht

Solange es anhaltende Probleme mit dem Instrument gibt, hilft eine höhere Vergrößerung nicht.

EDIT: Sterne sind so weit entfernt, dass sie für uns punktartige Objekte sind. Ihre Bilder in einem Bereich "sollten" also auch punktförmig sein. Aber das sind sie nicht. Dies ist auf Beugung und Aberrationen zurückzuführen.

Beugung habe ich oben erklärt. Die Airy-Scheibe ist das kleinstmögliche Bild eines Sterns, das Sie jemals in einem Teleskop haben könnten. Aufgrund der Beugung können Sie ein Sternbild nicht kleiner machen.

Dann gibt es Aberrationen. Es gibt monochromatische Aberrationen:

• Koma: Je weiter das Bild vom Zentrum entfernt ist, desto weniger punktförmig wird es
• sphärische Spiegel oder Linsen machen KEINE perfekten punktartigen Bilder von Sternen. Das punktförmige Bild ist nur eine Annäherung. Kugeln machen durch ihr Design und ihre Form unvollkommene Bilder.
• Astigmatismus - wie Koma sind Bilder am Rand des Sichtfelds verzerrt. Der Unterschied besteht darin, dass Astigmatismus eine symmetrische Verzerrung verursacht, während Koma eine seltsame Form hat (wie eine Möwe).
• Feldkrümmung - Die Brennebene des Hauptspiegels ist nicht flach, sondern gekrümmt. Wenn also das Zielfernrohr in der Mitte perfekt fokussiert ist, ist es am Rand nicht perfekt fokussiert und umgekehrt.
• Verzerrung - ein quadratisches Gitter wird aufgebläht, sodass es wie ein gebogenes Kissen aussieht. Für astronomische Instrumente spielt das keine Rolle.

Dann gibt es chromatische Aberrationen, die bei Refraktoren auftreten, weil der Brechungsindex des Objektivs nicht für alle Lichtfarben gleich ist.

Es ist das Markenzeichen eines guten Teleskops, dass seine Aberrationen kleiner sind als die Größe der Airy-Scheibe, zumindest für den größten Teil des Gesichtsfelds (vielleicht mit Ausnahme der randnahen Zone). Dieses Instrument soll "beugungsbegrenzt" sein.

Wenn Sternbilder sehr aufgebläht sind, ist das Instrument wahrscheinlich nicht beugungsbegrenzt.

https://starizona.com/acb/basics/equip_optics101_aberrations.aspx

http://www.telescope-optics.net/aberrations.htm

6. Wie man ein Instrument optimiert

Über dieses Thema könnte man ganze Bücher schreiben.

Eine Barlow ist keine Zauberei. Es gibt Ihnen nur mehr Vergrößerung, aber die Vergrößerung ist der am meisten missverstandene Parameter eines Zielfernrohrs. Wenn nicht alles andere perfekt ist, hilft mehr Vergrößerung nicht.

Es gibt viel zu lesen, was Sie tun könnten, und es gibt viel zu experimentieren. Hier sind einige ältere Themen zu diesem Stack:

Wie viel Vergrößerung ist erforderlich, um Planeten des Sonnensystems zu sehen?

Erste Nacht auf einem Teleskop Fragen

Bestes Teleskop für die Betrachtung von Nebeln, Sternen und Planeten

Bitte führen Sie mich zum Kauf meines ersten Teleskops

Ich werde versuchen, so viele dieser Fragen so gut ich kann zu dieser späten Stunde zu beantworten.

1) Linsen haben einen anderen Brechungsindex als Vakuum und Luft, und sie sind gekrümmt. dh: Ecken, wenn es um Licht geht.

2) Die Eintritts- und Austrittspupille sind die Pupillengröße, die erforderlich ist, um einen "extremen" Strahl durch eine Optik zu führen. Das heißt, wenn der Lichtstrahl von der optischen Achse beim Passieren der optischen Ebene überhaupt nicht gebrochen würde, würde er immer noch innerhalb der Pupille passieren (Eintritt) und perfekt reflektiert (Austritt). Die Durchmesser des Objektivs und des Okulars sind subjektiv, was bedeutet, dass Sie innerhalb vernünftiger Grenzen Objektive jeder Größe haben und praktisch jedes Okular verwenden können. Die Einschränkungen dazu wären nur Brennweiten.

3) Sie sehen durch eine dickere Linse und reduzieren dadurch den Lichteinfall auf Ihr Auge. Denken Sie über die Form der Linsen nach, sehen Sie sie an und es könnte deutlich werden, wie viel mehr Krümmung die 4-mm-Linse hat als die 20-mm-Linse. Diese zusätzliche Krümmung geht mit einem höheren Einfallswinkel einher, den ein Lichtstrahl einnehmen muss, und somit mit mehr Optik zum Durchdringen.

4) Barlow-Linsen reduzieren die Helligkeit stark, weil Sie zusätzliche Optiken hinzufügen. Mit jedem neuen Zusatz verringern Sie die Lichtmenge um einen Faktor relativ zur Dicke und Klarheit der Optik. Die Barlow-Linse erhöht die Vergrößerung und verkleinert dadurch das Sichtfeld.

5) Mit Ihrem speziellen Teleskop (von dem ich eines mit genau der gleichen Größe / Brennweite habe) sollten Sie Jupiter als Scheibe sehen können, auch Mars sollte mehr als ein "Punkt" sein. Sterne sind Punktquellen mit Winkeldurchmessern, die viel zu klein sind, als dass Sie sich angesichts der Größe Ihres Teleskops Sorgen machen könnten. Außerdem erscheinen diese Planeten rötlich, weil sie es sind. Viele Sterne erscheinen immer noch in anderen Farben als Blau, wenn Sie sie finden können.

6) Dies liegt in Ihrem Ermessen und den gewünschten Ergebnissen beim Beobachten. Bitte lesen Sie Ihr Benutzerhandbuch oder besuchen Sie die Website des Herstellers des Teleskops für empfohlene Setups.

Sie haben bereits eine Antwort, aber Ihre Frage enthält einige interessante physikalische Dinge, die verknüpft sind:

• 1) Beugung und die Tatsache, dass Teleskope keinen "Spalt" haben.
• 5) Sterne erscheinen nicht als Kugel, sie erscheinen als Punkte.

Das Teleskop hat eine runde Öffnung (von etwa 60 mm) und diese verhält sich in gewisser Weise wie ein Schlitz. Es verursacht Beugungsmuster (eine Airy-Scheibe und konzentrische Kreise ), wenn eine Punktquelle bei hohen Vergrößerungen nahe der Auflösungsgrenze des Teleskops betrachtet wird. Auch leicht unscharf bekommt man viele Ringe .

(Übrigens ist dies die Ursache für viele "seltsame" nicht identifizierte Objekte, die Menschen am Himmel fotografieren oder filmen; insbesondere eine DV-Kamera mit seltsam geformten Blendenlamellen. Überraschenderweise wollen jedoch nur wenige Menschen die Erklärung hören.)

Wenn man also in sehr stillen Nächten Sterne mit hoher Leistung betrachtet, sehen sie tatsächlich wie ein kleiner weißer Kreis aus, der von einem einzigen, sehr dünnen, kreisförmigen Ring umgeben ist.