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Der Refraktor

Der Refraktor ist ein Fernrohrdesign, wie man sich es klassisch vorstellt. Ein langes dünneres Rohr, das in den Himmel zeigt und am unteren Ende den Einblick in Form eines Okularauszuges hat. Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten:

  1. Das Galilei Fernrohr
  2. Das Kepler Fernrohr

Beides sind im Prinzip sehr einfache Systeme, was den Aufbau betrifft. Das Galileisytem besteht vorne aus einer Sammellinse und hinten aus einer Zerstreuungslinse. Diese Systeme kommen aber vorwiegend in Operngläsern zum Einsatz. Da sich aber die Austrittspupille im Inneren des Rohrs (also vor der Zerstereuungslinse) befindet, hat es nur ein kleines und am Rand diffuses Gesichtfeld. Es ist nur für geringe Vergrößerungen gedacht. Der Vorteil ist aber, dass es ein aufrechtes Bild bietet.

Das Keplerfernrohr

Das Keplerfernrohr wird auch als astronomisches Fernrohr bezeichnet. Es hat vorne, ebenso wie das Galileisystem, eine Sammellinse. Am hinteren Ende besitzt es allerdings auch eine Sammellinse. Sie dient als Okular. Das Keplerfernrohr erzeugt ein Kopf stehendes Bild. Es erzeugt am Brennpunkt ein Zwischenbild. Mit dem Objektivbrennpunkt fällt der Okularbrennpunkt zusammen. Das Okular, das hier die einzelne Sammellinse ist, bietet praktisch ein vergrößertes Abbild des Zwischenbildes.

Die „normalen“ Refraktoren, die es vor allem früher gab, haben einen entscheidenden Nachteil: Sie leiden unter Farbfehlern, die unter dem Abbildungsfehler chromatische Aberration bekannt sind. Das bedeutet, dass für verschiedene Wellenlängen das Licht unterschiedlich stark gebrochen wird. Blaues Licht wird beispielsweise durch die Linse stärker gebrochen als rotes Licht. Aufgrund dieser Tatsache entstehen unschöne Farbsäume um die Objekte, die man durch ein Fernrohr beobachten möchte. Besonders wenn man dann etwas höher vergrößern will, verstärkt sich dieser Effekt noch mal. Und nicht nur das: Durch diese Farbfehler kann der Kontrast eines Refraktors extrem heruntergesetzt werden.

Die Lösung der Optiker

Nun hat man eine Möglichkeit gefunden, diesen Effekt zu minimieren, indem man ein neues Teleskop baute, das man »Achromat« nannte. Ein Achromat besteht nicht aus einer, sondern aus zwei Linsen im Objektiv, die meist aus Kron- und Flintglas bestehen und von ihrer Wirkung eine Plus- und eine Minuslinse darstellen. Diese Linsen sind also jeweils einmal konvex (nach außen) und einmal konkav (nach innen) gewölbt.

Der Brechungsindex (die Dichte) und die Dispersion (Zerstreuung) bei beiden Linsen sind verschieden. Dadurch sind schon die meisten Farbfehler aufgehoben. Trotzdem kann noch ein kleiner Farbsaum festgestellt werden, der sich auch das "Sekundäre Spektrum" nennt.
Optikdesigner entwickelten daraufhin einen sogenannten "Apochromaten", der es durch die Kombination mit einer dritten Linse schafft, das sekundäre Spektrum zum Verschwinden zu bringen. Das bedeutet: Die Optik ist nun farbrein.

Wenn Sie sich heute einen Apochromaten kaufen, finden Sie vor allem zwei verschiedene Arten:

1. einen Doublet ED-Apochromaten
2. einen Triplet ED-Apochromaten.

ED Apochromaten werden als System mit zwei oder drei Linsen angeboten. Ein Linsenelement besteht dabei immer aus einem ED-Glas, das im Gesamtsystem für einen korrigierten Farbfehler sorgt. Die zweilinsigen ED-Apochromaten reduzieren den Farbfehler weitgehend, können ihn aber nicht völlig eliminieren. Aus dem Grund bezeichnen einige Amateurastronomen diese Teleskope auch als Halbapochromaten.

Die dreilinsigen ED-Apochromaten reduzieren die Farbfehler nahezu vollständig. Das Bild ist nicht nur klar und neutral, sondern besitzt auch einen besonders hohen Kontrast.

 

Achromat: Besteht aus zwei Linsen mit Flint und Kronglas. Diese Linsen sind meist so     angeordnet, dass sie einen Luftspalt aufweisen, es gibt allerdings auch verkittete Systeme.

ED-Apochromat: Dieses System ist im Prinzip ein Achromat, wobei eine Linse aus ED-Glas besteht. Sie haben ebenfalls einen Luftspalt. Die Farbfehler sind fast ganz korrigiert.

Flourit-Apo:  Dieser Apo besteht aus zwei verkitteten Linsen, von denen eine aus Fluoritglas besteht. Ähnliche Wirkung, wie bei einem ED.

Apochromat: Dieses System ist ein Vollapochromat, während beide vorigen als Halbapochromat bezeichnet werden. Er besteht typischerweise aus drei Linsen. Die Farbfehler werden hier ganz korrigiert

Seit einiger Zeit tauchen vereinzelt auch sogenannte Superapochromaten auf. Diese Refraktoren bestehen aus fünf verschiedenen Linsenelementen, die meist in zwei Gruppen angeordnet wurden. Die erste Gruppe, aus drei Linsen, übernimmt die gleiche Funktion wie ein Triplet Apochromat. Die andere Kombination, aus zwei Linsen, sorgt für eine Korrektur der Bildfeldwölbung mit dem Ziel das perfekte Astrofoto zu erreichen.

Die andere Lösung

Eine andere Methode den Farbfehler bei Refraktoren zu verringern besteht darin, dass man Refraktoren wählt, die ein möglichst kleines Öffnungsverhältnis besitzen. Das bedeutet: Die Brennweite muss bei diesen Teleskopen lang sein. Dadurch reduziert sich ebenfalls der Farbrestfehler. Allerdings besagt eine Faustformel, dass die Brennweite eines Achromaten das Fünfzehnfache seines Objektivdurchmessers betragen sollte, damit man eine ordentliche farbreine Abbildung bekommt. Das wären allerdings bei einem 100-mm-Refraktor eine Brennweite von 1500mm f=1:15. Bei einem noch größeren Refraktor sollte die Brennweite sogar eher noch länger sein.

Da dies aber sehr lange Refraktoren geben würden, die dann auch noch unhandlich sind, verzichtet man oft auf solche Baulängen. Als akzeptabel soll auch die Formel: akzeptable Brennweite in cm=Öffnung² in cm sein. Somit hat man einen Kompromiss, der aber noch in Ordnung ist. Der 100-mm-Refraktor hätte dann eine Brennweite von 1000mm oder der 120mm eine Brennweite von etwas unter 1500mm.


Den Farbfehler austricksen

Was soll man nur machen, wenn Sie ein Linsenteleskop besitzen, das nun einmal einen Farbfehler besitzt? Verschrotten und ein Neues kaufen? Nein, so weit müssen Sie glücklicherweise nicht gehen, denn es gibt Hilfsmittel.

Falls Sie ein minimaler Farbsaum überhaupt stört, können Sie beispielsweise mit einem Minus-Violett-Filter verwenden. Dieser unterdrückt den blauen Farbsaum und steigert gleichzeitig den Kontrast. Das Bild ist jedoch nicht ganz neutral, sondern wird ganz leicht gelblich erscheinen. Trotzdem: Details sind besser zu erkennen.

Der Minus-violett-Filter ist eine klassische Variante, doch inzwischen gibt es auch andere Filter, die auch diese Aufgabe übernehmen. Ein speziell entwickelter Filter ist der Baader Fringe-Killer. Er blockt etwa 50% des blauen Lichtanteils, lässt aber rotes und grünes Licht passieren. Durch die intelligente Konstruktion liegt der Lichtverlust nur bei 12%. Dadurch können Sie diesen Filter auch getrost bei kleinen Refraktoren einsetzen.

Ein anderer Filter trägt die Bezeichnung: Semi APO Filter. Klar: Das ist ein fetziger Produktname, doch wirkt der Filter auch so? Nehmen Sie einen Refraktor mit kurzer Brennweite von vielleicht 500mm. Sie sehen einen dicken Blausaum um helle Objekte. Was geschieht mit dem Saum, wenn Sie einen Semi APO Filter in das Okular einschrauben? Der Saum um die hellen Objekte verschwindet. Das Bild erscheint insgesamt noch neutraler als bei dem Fringekiller. Jedoch ist bei dem Semi APO Filter der Lichtverlust höher, der etwa bei 30% liegt. Vorteil: Das Bild wirkt bei diesem Filter besonders neutral. Bei einem kleineren Refraktor nehmen Sie lieber den Fringekiller, bei Refraktoren ab 100-120mm kommen Sie jedoch auch mit dem Semi APO Filter voll auf Ihre Kosten.

Der Refraktor ist ein schönes Instrument, wenn er ordentlich farbkorrigiert ist. Allerdings ist ein großer Refraktor, der auch noch viel Licht bieten soll, relativ teuer und auch sperrig. Schauen wir uns deshalb einmal die Spiegelteleskope an.

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Apochromat

Achromat

28.10.2020


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