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Vor/Nachteile einer hohen Brennweite?

Gedruckt von: Astrotreff - Astronomie Treffpunkt
URL des Themas: http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=107920
Gedruckt am: 11.07.2020

Thema:


Autor des Themas: Stick
Betreff: Vor/Nachteile einer hohen Brennweite?
Gesendet am: 03.10.2010 21:16:07 Uhr
Nachricht:

Gibt es außer der Sperrigkeit des Tubus, Höhe des Okulars über Grund und der Belichtungszeit bei Kameras noch andere Nachteile eines hochbrennweitigen Spiegels oder sind das schon alle?

Viele Grüße
Stick

Antworten:


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 03.10.2010 21:40:54 Uhr
Beitrag:

Hi,

Zitat:
Original erstellt von: Stick

Gibt es außer der Sperrigkeit des Tubus, Höhe des Okulars über Grund und der Belichtungszeit bei Kameras noch andere Nachteile eines hochbrennweitigen Spiegels oder sind das schon alle?



Bei sehr langen Brennweiten wird's irgendwann schwierig, die passenden Okulare zu finden für geringe Vergrösserungen.

Gruss
Michael


Antwort von: astromaster
Gesendet am: 04.10.2010 00:07:41 Uhr
Beitrag:

Hallo,

die Notwendigkeit der erforderlichen Nachführgenauikgeit steigt mit der Länge der Brennweite an, ist aber nicht nur bei Spiegeln so, sondern ein allgemeines Problem.

Der Tubus eines Schmidt-Cassegrain-Teleskops ist z.B. nicht unbedingt sperrig. Bei meinem 12"/F4 Newton mit 1200mm Brennweite war dass schon schlimmer. Mit steigender Sperrigkeit wird auch die Hebellast für die Montierung größer (Wind usw.).

Gruß und cs,

René


Antwort von: fraxinus
Gesendet am: 06.10.2010 00:50:49 Uhr
Beitrag:

Hallo Stick,

kommt darauf an, was Du vorhast.

Bei einem Dobson ist es zB mit einem leichtem, langbrennweitigen Spiegel schwierig eine gescheite Balance hinzubekommen.
Wobei Blei auch nicht die Welt kostet, es gibt immer eine Lösung!

cs Kai


Antwort von: Stick
Gesendet am: 06.10.2010 01:39:37 Uhr
Beitrag:

Erstmal vielen Dank für Eure Mühe.

Hallo Kai

Ach, Ich nehm' auch Baustahl. Mein erster soll 200mm groß werden, da kann man noch fast alles ausgleichen, ohne sich gleich zu verheben. Ist als Sonnensystemjäger angedacht. Mir ging's in erster Linie um die Frage, ob es unter Umständen irgendeine optimale Brennweite gibt, weil die Brennweite in die Größe des Beugungsscheibchens mit eingeht. Aber inzwischen glaube ich zu begreifen, daß die Vergrößerung mitwächst, und daher alles beim alten bleibt.

Ein SC ist natürlich erstaunlich kompakt, nur sehe ich keine realistische Chance, sowas als Erstlingswerk anzugehen. Wobei meine Selbstbauträume aus der Eingangsfrage ja nicht hervorgegangen sind.

Bis ich mich traue, solche Moster zu zähmen, wie Du das grad tust, das dauert noch ein Weilchen. Ich übe lieber erstmal klein. Trotzdem hab' ich dann die siebenfache Lichtmenge.

f/6 - f/8 wär' so für's erste ein guter Kompromiß, je nachdem, wie sehr mir die Rückbankproblematik imponiert.

Viele Grüße
Stick


Antwort von: sweeper
Gesendet am: 06.10.2010 06:20:04 Uhr
Beitrag:

Morgen,

von welcher Brennweite reden wir denn?
Allgemein gilt, je höher die Brennweite und je grösser die Öffnung umso seeing-anfälliger.
Wir haben in Deutschland ein durchschnittliches Seeing von ca. 1.2 arcsec (wenn ich mich recht erinnere) dann nutzt ein Teleskop, das theoretisch 0,5" auflösen könnte auch nicht viel.
Was aber trotzdem nicht sooooo verkehrt ist, wenn man mal Luft nach oben hat.

Fotografisch, wie schon angesprochen, ist eine hohe Brennweite ungleich schwerer nachzuführen und zu fokussieren und wenn dann das Seeing nicht passt bekommt man halt grosse Sterne anstatt kleine.


Antwort von: Stathis
Gesendet am: 06.10.2010 10:23:56 Uhr
Beitrag:

Zitat:
Original erstellt von: Stick

... weil die Brennweite in die Größe des Beugungsscheibchens mit eingeht.

Die Größe des Beugungsscheibchens in Bogensekunden = Auflösung des Teleskops hängt einzig und allein von der Öffnung ab.

==> Sweeper:
Zitat:
Allgemein gilt, je höher die Brennweite und je grösser die Öffnung umso seeing-anfälliger.

Oh, je! Schon wieder dieses Märchen. Wie es sich wirklich verhält haben wier schon zuhauf hier im Forum diskutiert
Zitat:
Wir haben in Deutschland ein durchschnittliches Seeing von ca. 1.2 arcsec (wenn ich mich recht erinnere) dann nutzt ein Teleskop, das theoretisch 0,5" auflösen könnte auch nicht viel.


Nur bei Langzeitfotografie kommt es auf das durchschnittliche Seeing an (verschmieren des Sternbildes während der Belichtung). Bei Videofotografie (Planeten) und visuell kommt es auf die hin und wieder auftretenden guten Seeingmomente an und diese können sehr wohl weit besser als 1,2" sein. Diese Momente werden von der Bildbearbeitung bzw. Auge herausgefiltert.

Was möchtest du bauen? Dobson? Auf Montierung? Nur visuell? Das alles geht in die Betrachtung mit ein.

8" f/8 gibt ca. 2 Meter Tubuslänge. Welche Rückbank ist so breit?
Bei einem Dobson würde ich sowas nur noch als Gitterrohr bauen und hinten beschweren, damit die Wiege nicht so elendig hoch und kippelig wird.
Wie wäre es mit f/6,5? Damit erreicht man auch mit günstigen Okularen hohe Vergrößerungen bei guter Abbildung und auf der anderen Seite genug Feld für die Übersicht. So ein langsameres Öffnungsverhälnis lasst sich mit Foucaultetest sehr genau testen - beste Voraussetzungen für eine superscharfe Planetenscherbe


Antwort von: MartinB
Gesendet am: 06.10.2010 10:54:47 Uhr
Beitrag:

Hallo Stick,
das ist eine interessante Aufgabenstellung.
Wie soll der Tubus denn montiert werden? Parallaktisch oder Dobson?

Mein persönlicher Favorit fürs Sonnensystem wäre bei 200 mm Öffnung ein f/7 Dobson mit EQ-Plattform. Es genügt ein 1,25" OAZ und ein relativ kleiner Fangspiegel. Dazu ein leichter Volltubus, evtl. zum Transport teilbar.

Damit kannst Du prinzipiell gut beobachten und auch fotografieren.
Bei typischen Planetenpositionen müsste das Beobachten bequem im Sitzen möglich sein.
Sogar Deepsky geht damit noch sehr ordentlich bei ca. 45x Anfangsvergrößerung und 1,1° Himmelsausschnitt mit einem einfachen 32 mm Plössl.
Maximalvergrößerung erreichst Du im Bereich von 6 - 3,5 mm Okularbrennweite, das schreit geradezu nach einem Nagler-Zoom.

Handhabung und Einblick wären bei guter Bauausführung besser als mit klassischer parallaktischer Montierung, ohne Nachteile beim Fotografieren. Und man könnte fast das gesamte System im Eigenbau realisieren, auch ohne perfekte Metallwerkstatt.

Fotografisch musst Du auch schauen, mit welchem Nachvergrößerungs-Hilfsmittel Du auf "vernünftiges" f/20 bis f/30 Öffnungsverhältnis kommst. Mit TeleVue Powermates geht z.B. 2,5x bei f/8 oder 5x bei f/6. Für f/7 bräuchtest Du dagegen um 4x, da kenne ich keine passende 1,25" Barlow. Eventuell geht Okularprojektion. Auf dem Gebiet bin ich aber nicht der Experte, vielleicht hilft dir jemand anders mit Tipps.

Gruß,
Martin


Antwort von: sweeper
Gesendet am: 06.10.2010 10:55:22 Uhr
Beitrag:

Hi Stathis,

Zitat:
Original erstellt von: Stathis

==> Sweeper:
Zitat:
Allgemein gilt, je höher die Brennweite und je grösser die Öffnung umso seeing-anfälliger.

Oh, je! Schon wieder dieses Märchen. Wie es sich wirklich verhält haben wier schon zuhauf hier im Forum diskutiert



Hast du da mal einen Link für mich? Ich bin mir durchaus im klaren darüber, dass das etwas arg vereinfacht ausgedrückt ist, aber wirklich falsch?

Zitat:
Wir haben in Deutschland ein durchschnittliches Seeing von ca. 1.2 arcsec (wenn ich mich recht erinnere) dann nutzt ein Teleskop, das theoretisch 0,5" auflösen könnte auch nicht viel.


Zitat:

Nur bei Langzeitfotografie kommt es auf das durchschnittliche Seeing an (verschmieren des Sternbildes während der Belichtung).
Bei Videofotografie (Planeten) und visuell kommt es auf die hin und wieder auftretenden guten Seeingmomente an und diese können sehr wohl weit besser als 1,2" sein. Diese Momente werden von der Bildbearbeitung[...]


Einverstanden
Zitat:

[...]bzw. Auge herausgefiltert.


Nicht einverstanden. Könntest Du mir bitte erklären oder einen Link geben, wie das Auge schlechtes Seeing filtern kann?


Allgemein bitte ich meinen Post so zu verstehen, dass ein hochbrennweitiger Spiegel nicht zwangsläufig eine bessere Qualität der Beobachtung verspricht und man sich daher lieber überlegen sollte, ob das zu erwartende Ergebnis den materiellen und finanziellen Einsatz rechtfertigt oder ob es eine Nummer kleiner auch täte?

Allerdings seh ich gerade jetzt erst, dass Stick einen 20cm-Spiegel schleifen will und das sollte ja nun wirklich unter deutschem Gehimmel keine Probleme bereiten.


Antwort von: Gottfried
Gesendet am: 06.10.2010 11:37:58 Uhr
Beitrag:

Hallo Robert,
der langbrennweitige Spiegel ist toleranter gegenüber Ungenauigkeiten. Wenn ich mich recht entsinne, muss der 8"f4 ungefähr 4x so genau hergestellt sein wie ein 8"f7. 4x so genau, um die gleiche Abweichung an der Wellenfront zu haben!
Hab schon oft gelesen, dass der bessere Spiegel bei schlechterem Seeing immer noch besser abbildet (visuell). Die Wahrscheinlichkeit, dass der langbrennweitigere Spiegel die geringere Abweichung vom Optimum an der Wellenfront hat ist durchaus gegeben. Außerdem ist der längere unkritischer den Okularen gegenüber. Visuell ist vermutlich irgendwo bei f5,5 bis f7 das Optimum (außer bei den Familienpizzas, da wird dann die Leiter zu hoch!).

Herzliche Grüße,


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 06.10.2010 11:47:19 Uhr
Beitrag:

Hallo Gottfried,

Zitat:
Original erstellt von: Gottfried
der langbrennweitige Spiegel ist toleranter gegenüber Ungenauigkeiten. Wenn ich mich recht entsinne, muss der 8"f4 ungefähr 4x so genau hergestellt sein wie ein 8"f7. 4x so genau, um die gleiche Abweichung an der Wellenfront zu haben!


Der Wellenfront-Fehler ist bei jedem Spiegel doppelt so gross wie der Oberflächen-Fehler, unter der Annahme dass das Licht annähernd senkrecht einfällt. Ich sehe keinen Grund zu der Annahme, dass ein f/4 Spiegel genauer sein müsste als ein f/7 Spiegel.

Gruss
Michael


Antwort von: MartinB
Gesendet am: 06.10.2010 12:25:45 Uhr
Beitrag:

Was wir in dem Zusammenhang auch berücksichtigen müssen, ist der Effekt des Tubusseeing. Der dürfte bei längerem Tubus zunehmen.


=>stathis:

Bei 200 mm Öffnung würde ich noch nicht pauschal einen Gittertubus bevorzugen. Allerdings, bei 200 mm > f/6 wäre ein "doppelter" Gittertubus zu überlegen, d.h. Mittelsegment mit Höhenrädern, vorn Hut und hinten Spiegelzelle. Das geht auch parallaktisch zu montieren. Vor allem die Windanfälligkeit reduziert sich dann drastisch gegenüber Volltubus. Sowas muss man ja auch nicht
zwangsläufig für jeden Transport zerlegen.
Diese Variante macht natürlich VIEL mehr Arbeit, wenn's was taugen soll.

Die Gesamt-Tubuslänge sehe ich eher im Bereich der Brennweite, d.h. bei 8" f/8 etwa 1600 mm.

Gruß,
Martin


Antwort von: Stick
Gesendet am: 06.10.2010 14:11:25 Uhr
Beitrag:

WOW, mit so viel Resonanz hatte ich nicht gerechnet. Ok, eins nach dem anderen.

Hallo Sweeper

Zitat:
von welcher Brennweite reden wir denn?

von f/6 bis f/8 bei acht Zoll Öffnung, hab' mich noch nicht entgültig entschieden.

Zitat:
Allgemein gilt, je höher die Brennweite und je grösser die Öffnung umso seeing-anfälliger.

Wäre der erste Faktor nicht eher die Vergrößerung anstatt Brennweite? Ich glaube aber, wir meinen das Gleiche. Anders gefragt: Ist da ein relevanter Unterschied, ob ich mit 2000mm Brennweite und 16mm Okular schaue, oder mit 1000mm Brennweite und 8mm Okular? Extrema mal außen vorgelassen. Daß kurze Brennweiten höhere Anforderungen ans Okular stellen weiß ich, aber das beeinflusst ja nicht die Unruhe, oder?

Hallo Stathis

Zitat:
Die Größe des Beugungsscheibchens in Bogensekunden = Auflösung des Teleskops hängt einzig und allein von der Öffnung ab.

In Bogensekunden gemessen ja, in mm gemessen nein. Inzwischen bin ich da aber mit der Realität wieder einigermaßen synchron.

Zitat:
8" f/8 gibt ca. 2 Meter Tubuslänge. Welche Rückbank ist so breit?


Gute Frage. Ein Hummer? Oder die Rückbank vom Bus. Aber im Ernst, ich hatte ja eine Spanne genannt. f/6 wenn's transprtabler werden soll, f/8, wenn ich auf alle Transportmöglichkeit pfeife, um den Mädels zu imponieren. Ich fänd's auch spaßig, zwei Tuben zu basteln, einmal Gitterrohr, wenns auf Beweglichkeit ankommt und einen Tubus. Hier merkt man nun, daß meine praktischen Erfahrungen vorerst mit TCM enden. Von 40 Zentimeter Überlänge war ich nicht ausgegangen, weil ein Teil der Brennweite abgeknickt zum Okular führt.

Zitat:
Was möchtest du bauen? Dobson? Auf Montierung? Nur visuell? Das alles geht in die Betrachtung mit ein.

Ich hab' mich noch nicht vollständig entschieden. Vielleicht wird's mehr als eine Montierung. Parallaktisch scheidet aus Gewichtsgründen erstmal aus. Dobson wäre die logische Wahl, Ausprobieren möchte ich auch mal eine Hufeisenmontierung. Dann mit einfach zu drehendem Tubus und Rohrschellen. Bleiben wir erstmal im visuellen Bereich. Das ist preislich erheblich günstiger.
Doppelter Gitterrohrtubus klingt verführerisch.

Ich möchte gleich ehrlich zu euch sein. Einfach, weil ihr alle Zeit hier investiert und ich dafür sehr dankbar bin. Das ganze Projekt ist bislang reine Theorie, ausgebrannt wie ich derzeit noch bin. Ich war im letzten halben Jahr wahrscheinlich an die hundert mal auf Stathis' Materialseite (ich geb nur 'mat' ein und der Browser weiß, wohin), aber die hundert Euro allein für's Rohmaterial sind nicht da. Ich hab' vergleichsweise viel zum Thema im Internet recherchiert. Bin also blutiger Anfänger, aber nicht ganz unvorbereitet. Das Elend hatte begonnen, nachdem ich für 19 Euro einen billigen Dreizöller geschossen hatte. Eigentlich schon vorher, denn das Gerät lag für 39 Euro ein halbes Jahr im Regal und keiner wollte es haben. Sven Wiensteins Seite war's zu verdanken, daß ich nicht enttäuscht war (trotz Alustativ, Huygens und Ramsden, kein Sucher, etc.) und mich über meine ersten Jupitermonde gefreut habe. Und Stathis ist definitiv der Hauptschuldige hier, daß die Begeisterung für's Bauen bislang größer ist als für's schauen. Euch beiden gebührt hier besonderer, aufrichtiger Dank. Inzwischen ist die Schar von Menschen, die über's Internet großzügig ihr Wissen mit mir geteilt haben, fast unüberschaubar. Aber mit euch beiden hat's halt angefangen. Atm fasziniert mich. Und das bleibt auch noch länger so. Danke.

Da eine Vorstellung bislang fehlt: Ich bin Pixelschieber..äh..Mediengestalter mit Schwerpunkt 3D und mit handwerklichem Wissen vergleichsweise gut gerüstet. Ich habe meinen geschichtlichen Hintergrund in der DDR (obwohl ich im Westen aufgewachsen und geboren bin), bin daher sehr genügsam und verstehe mich allgemein auf's Improvisieren mit brauchbaren Resultaten. Was mich z. B. in die glückliche Lage versetzt, mich an einem günstigen Dreizöller zu freuen.

Seht mir bitte nach, daß ich meinen echten Namen nicht preisgebe, einen triftigen Grund dafür gibt's nicht und wer mit mir näher zu tun hat, erfährt ihn sowieso. Trotzdem ist 'Stick' kein Klopapiername, den ich für rüdes Benehmen mißbrauche. Ich habe ihn auch so gewählt, daß er als Rufnahme grad' noch durchgeht und er ist auch eindeutig hier (manchmal komme ich mit den doppelten Vornamen etwas durcheinander). Ich werde versuchen, meinen Astro-Namen nicht in den Dreck zu ziehen. Ich bleibe authentisch und bin hier so real wie bei einem normalen Treffen.

Meine flapsige Ausdrucksweise ist reiner Spaß an der Freude und ich hoffe, es ist klar, was ich wie meine. Mißgünstig meine ich es fast nie.

Zurück zum Thema.

Meine Grundüberlegungen waren ein Kompromiß zugunsten etwas stärkerer Vergrößerung bei gleichen Okularen und kleinerem Fangspiegel. Preiswerten Okularen gegenüber gutmütig, weil die großen Trümmer erstmal Science fiction bleiben. Beobachtungsziele sind Planeten, ISS, am liebsten sogar ein Space Shuttle. Da ich das Rechnen mit Geschwindigkeiten und Bogensekunden fleißig geübt habe, ahne ich, was da auf mich zukommt (:

Deep Sky wird mit größerer Öffnung und freierem Kopf sicher auch kommen, aber dafür ist der Achtzöller nicht gedacht, deshalb weniger Gewicht auf Weitwinkel. Hey, ich bin Veteran aus dem Huygens-Krieg. Alles über 29 Grad ist Luxus. Oder anders: Wenn der Achtzöller Realität wird, dann später auch eine Photonendusche. Eins nach dem anderen.

Viele Grüße
Stick


Antwort von: Schicko
Gesendet am: 06.10.2010 14:22:11 Uhr
Beitrag:

Servus,

Zitat:
Original erstellt von: Stathis
8" f/8 gibt ca. 2 Meter Tubuslänge.

An dieser Stelle muss ich den Meister korrigieren: 20x8 ergibt "nur" ca. 1,6m aber auch dafür reicht eine Standardrückbank nicht aus.


Antwort von: Alois
Gesendet am: 06.10.2010 14:36:52 Uhr
Beitrag:

Hallo Michael.

Zitat:
sehe keinen Grund zu der Annahme, dass ein f/4 Spiegel genauer sein müsste als ein f/7 Spiegel.


Doch doch. Der f4 Spiegel hat ein kleineres Beugungsscheibchen und um diesen beugungsbegrenzt hin zu bekommen muss man ihn
entsprechend genauer machen dass er bei gleicher Vergößerung auf die gleiche Abbildungsqualität kommt.
Leider beinhaltet die Strehl – Formel das Öffnungsverhältnis nicht und ist daher auch keine richtige Aussage
für die richtige Deffinitionshelligkeit.
Da die Auflösung von der Öffnung abhängig ist, ist ein Strehl 0,98 bei kurzer Brennweite nicht die selbe Leistung wie bei
einer langen Brennweite. Der Restfehler wird nachvergrößert und bringt dann nicht mehr den selben Strehl her.
Auch wenn man die Nachvergrößerungsoptik als eine theoretisches einwandfreies Beispiel verwendet.
Möchte dass es wieder einmal mehr bekannt wird den Strehl auch mit der Brennweite in Verbindung zu setzen.
Vielleicht habe ich dir jetzt sogar einen Floh für dein mathematsches Können, ins Ohr gesetzt.
Viele Grüße
Alois


Antwort von: Stick
Gesendet am: 06.10.2010 14:40:53 Uhr
Beitrag:

Im ersten Moment hab' ich mich gefragt, was ist eine Drückbank? Kam dann mit Verzögerung.

Bislang habe ich sperrige Güter immer so transportiert, daß zwei Leute links und das Sperrgut rechts mit umgeklapptem Fahrersitz gelagert waren. Ich kann mir aber auch einen (sehr-sehr) gut gefederten Fahrradanhänger vorstellen, womit sich die Rückbankfrage auch etwas entschärft.

Martins Vorschlag mit dem doppelten Rohrtubus hat ohnehin eine Lawine losgetreten. Abgesehen davon, hat irgendwer schon mal einen teilbaren Tubus gebaut? So auf den ersten Blick sehe ich da keine technischen Riesenhürden und man hätte zwei Rohre von ca. 30 mal 85 Zentimeter.

Viele Grüße
Stick


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 06.10.2010 16:53:49 Uhr
Beitrag:

Hallo Alois,

Zitat:
Original erstellt von: Alois
Doch doch. Der f4 Spiegel hat ein kleineres Beugungsscheibchen und um diesen beugungsbegrenzt hin zu bekommen muss man ihn
entsprechend genauer machen dass er bei gleicher Vergößerung auf die gleiche Abbildungsqualität kommt.


So richtig nachvollziehen kann ich das noch nicht.

Zitat:
Original erstellt von: Alois
Leider beinhaltet die Strehl – Formel das Öffnungsverhältnis nicht und ist daher auch keine richtige Aussage für die richtige Deffinitionshelligkeit.


Diesen Satz würde ich ganz anders formulieren:
Da das Öffnungsverhältnis nicht in die Strehl-Formel eingeht, ist es für die Definitionshelligkeit völlig irrelevant.

Wenn du meinst, dass die "Definitionshelligkeit" vom Öffnungsverhältnis abhängen sollte, dann reden wir in Wirklichkeit von zwei verschiedenen Grössen, für die wir den gleichen Namen verwenden. Es mag ja sein dass es eine Grösse gibt, die vom Öffnungsverhältnis abhängt, aber um Verwirrung zu vermeiden sollte man diese Grösse nicht "Definitionshelligkeit" nennen.

Gruss
Michael


Antwort von: Stathis
Gesendet am: 06.10.2010 22:07:07 Uhr
Beitrag:

Opaa! 20 cm x8 macht natürlich 1,6 m Tubuslänge nicht 2 m, entschuldigt die Verwirrung.

==> Stick:
Du hast völlig Recht. Das lineare Auflösungsvermögen SL in Linienpaaren / mm oder Beugungsscheibchengröße in mm hängt allein vom Öffnungsverhältnis ab:

SL= D/f *1/Lambda [lp/mm].
Beispiel: Bei D/f=1:5 und grünem Licht mit Lambda= 550 nm kommt z.B. SL= 364 Linienpaare / mm heraus

Das Winkel Auflösungsvermögen jedoch hängt allein von der Öffnung ab, und das ist ja das entscheidende am Himmel.

SA = Lambda/D rad = Lambda/D *206265 [Bogensekunden]
Beispiel: Bei D=200 mm und grünem Licht mit Lambda= 550 nm kommt eine Winkelauflösung von SA= 0,57 Bogensekunden heraus

==> Alois:
Wenn man in Winkeln denkt und nicht in mm, so spielt das Öffnungsverhältnis keine Rolle (siehe Gleichungen oben).
Ein 8" f/4 Spiegel mit Lambda/4 sphärischer Aberration zeigt mit einem idealen 3 mm Okular genau dasselbe Bild wie ein 8" f/8 Spiegel mit einem idealen 6 mm Okular.
Ein gegebener Fehler in Nanometern wirkt sich bei einem f/4 Spiegel genau so aus wie bei einem f/8 Spiegel. Aber der f/8 Spiegel ist einfacher genau zu fertigen, da die f/8 Parabel weniger von der Sphäre abweicht und z.B. der Foucaultest empfindlicher ist.

==> Sweeper:

Zitat:
Könntest Du mir bitte erklären ..., wie das Auge schlechtes Seeing filtern kann?

Das war ungenau formuliert. Natürlich ist es nicht das Auge sondern unser Gehirn, das aus dem Gewabere die ruhigen Momente nutzt, um das echte Jupiterdetail oder sonstiges heraus zu filtern.

Zum Märchen, dass Große Öffnungen seeinganfälliger sind als kleine, finde ich leider auf die Schnelle keinem Link. Hat jemand was parat?
In kurz: Größe Öffnungen lösen mehr Details auf und damit auch mehr Seeing. Das Bild erscheint unruhiger, man sieht aber trotzdem mehr.


Antwort von: Stick
Gesendet am: 06.10.2010 22:20:00 Uhr
Beitrag:

==> Stathis

Könnte die Seeingproblematik mit daran liegen, daß die Luftturbulenzen relativ zum Spiegel gesehen kleiner werden? Die 'Luftturbulenzen', die das Bild stören, wären bei doppelt so großem Spiegel halb so groß und viermal so zahlreich. Bislang hab' ich im Internet noch keinerlai quantitative Aussagen in dieser Richtung gelesen.

Grüße
Stick


Antwort von: Alois
Gesendet am: 06.10.2010 22:27:50 Uhr
Beitrag:

Hallo Michael.
Weil in dem Bericht von Kurt Hopf über Karl Strehl folgendes drinnen steht habe ich dieses Wort auch verwendet.

Zitat:
Der Strehl-Wert, auch "Definitionshelligkeit" genannt, beschreibt das Verhältnis der Maximalintensität im zentralen Beugungsscheibchen der realen Abbildung eines punktförmigen Objekts zu der Intensität, die man rein theoretisch mit einer perfekten Optik unter den gleichen Bedingungen erreichen kann. Ein Strehl-Wert von 100 Prozent oder 1,0 bedeutet eine absolut fehlerfreie, sozusagen ideale Optik.
Deinen Satz
Da das Öffnungsverhältnis nicht in die Strehl-Formel eingeht, ist es für die Definitionshelligkeit völlig irrelevant.
Das heißt man kann nicht beides verbinden. Aber wozu soll sie dann dienen.
In der Praxis ist es doch so, dass wenn ich 2 gleich große Spiegel habe, sagen wir Dm 200 mm und einer mit 1200 mm Brennweite
und der andere 1600 mm Brennweite. Dann kann ich am ersten Spiegel einen bestimmten Fehler haben der bei der Messung auf Strehl 0,98 kommt.
Habe ich den selben Fehler beim langbrennweitgen Spiegel ist das Bild nicht mehr so gut und kann nicht mehr Strehl 0,98 erreichen.
Da der Strehl aber nur von den Wellenfrontfehlern über P-V dann über Rms errechnet wird ohne Bezug zur Brennweite
Ist für mich diese Formel nicht vollkommen wenn sie nur bei 100 % oder 1,0 wo Null Fehler sind stimmen kann.
Was in der Praxis aber nie möglich ist. Daher kann sie ohne Bezug zur Brennweite niemals eine vollkommene Aussage zur Qualität
für die die Beugungsbegrenztheit sein.
Viele Grüße
Alois


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 06.10.2010 22:49:49 Uhr
Beitrag:

Hallo Alois,

Zitat:
Original erstellt von: Alois
Der Strehl-Wert, auch "Definitionshelligkeit" genannt, beschreibt das Verhältnis der Maximalintensität im zentralen Beugungsscheibchen der realen Abbildung eines punktförmigen Objekts zu der Intensität, die man rein theoretisch mit einer perfekten Optik unter den gleichen Bedingungen erreichen kann. Ein Strehl-Wert von 100 Prozent oder 1,0 bedeutet eine absolut fehlerfreie, sozusagen ideale Optik.


Richtig, so ist die Definitionshelligkeit (=Strehl-Zahl) definiert.

Zitat:
Original erstellt von: Alois
Deinen Satz
Da das Öffnungsverhältnis nicht in die Strehl-Formel eingeht, ist es für die Definitionshelligkeit völlig irrelevant.


Ebenfalls richtig, denn die Strehl-Zahl hängt einzig und allein vom RMS-Wert ab. Es gibt keine weiteren Einflussgrössen. Weder die Brennweite noch das Öffnungsverhältnis noch der Spiegel-Durchmesser sind relevant.

Zitat:
Original erstellt von: Alois
In der Praxis ist es doch so, dass wenn ich 2 gleich große Spiegel habe, sagen wir Dm 200 mm und einer mit 1200 mm Brennweite
und der andere 1600 mm Brennweite. Dann kann ich am ersten Spiegel einen bestimmten Fehler haben der bei der Messung auf Strehl 0,98 kommt.
Habe ich den selben Fehler beim langbrennweitgen Spiegel ist das Bild nicht mehr so gut und kann nicht mehr Strehl 0,98 erreichen.



Das stimmt nicht. Wenn beide Spiegel den gleichen RMS-Fehler haben dann haben sie auch die gleiche Strehl-Zahl.

Gruss
Michael


Antwort von: Alois
Gesendet am: 06.10.2010 23:03:07 Uhr
Beitrag:

Hallo Stathis.

Zitat:
Wenn man in Winkeln denkt und nicht in mm, so spielt das Öffnungsverhältnis keine Rolle (siehe Gleichungen oben).
Ein 8" f/4 Spiegel mit Lambda/4 sphärischer Aberration zeigt mit einem idealen 3 mm Okular genau dasselbe Bild wie ein 8" f/8 Spiegel mit einem idealen 6 mm Okular.
Ein gegebener Fehler in Nanometern wirkt sich bei einem f/4 Spiegel genau so aus wie bei einem f/8 Spiegel. Aber der f/8 Spiegel ist einfacher genau zu fertigen, da die f/8 Parabel weniger von der Sphäre abweicht und z.B. der Foucaultest empfindlicher ist.

Ja bei Sphärischer Aberration und Astigmatismus stimmt das schon aber bei Zonenfehlern klappt das nicht mehr.
Gruß
Alois


Antwort von: Emil Nietlispach
Gesendet am: 08.10.2010 00:06:44 Uhr
Beitrag:

Hallo Freunde,
ich möchte hier zum seeing auch noch einen Aspekt einfügen: Eine lange Brennweite hat eine grössere Tiefenschärfe, d.h. der Fokusspielraum ist grösser. Atmosphärische Störungen bewirken häufig (nicht immer) Fokussprünge. Wenn die Fokustoleranz gross ist, dann hast du weniger Unschärfe. Wir haben in der Praxis gesehen, dass die kurzbrennweitigen Superrefraktoren in dieser Hinsicht den alten langen Rohren unterlegen sind. Gruss Emil


Antwort von: Birki
Gesendet am: 08.10.2010 00:37:10 Uhr
Beitrag:

hallo alois und michael!
ich bin da mit alois, auch wenn ich andere worte verwenden würde. das problem bei Eurer diskussion ist, dass Ihr nicht zwischen wellen- und geometrischer optik unterscheidet. dasproblem mit der "helligkeit" illustriert das ... in der geometrischen optik gibt es einen(!) fokus. da müsste alles licht hin, dann wären die berühmten 100% erreicht. leider ist die geometrische optik nur eine näherung (und damit wird das oft und gern gepflogene gestrehle leider hinfällig). sie ist nämlich die geometrische annäherung, in der nur die normalen auf die wellenfront als "lichtstrahlen" angesehen werden - und nicht die wellenfront selber berücksichtigt wird.

mit anderen worten - die airy - disk als erste näherung der MTF bestimmt das auflösungsvermögen. je kleiner das öffnungsverhältnis, desto kleiner das erste beugungsscheibchen (als wellenoptisches phänomen). dementsprechend wird das system kritischer auf oberflächenfehler. gilt übrigens auch für farbfehler (surprise ;) ) ...
lg
wolfi


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 08.10.2010 01:51:33 Uhr
Beitrag:

Hallo Michael,

Zitat:
Der Wellenfront-Fehler ist bei jedem Spiegel doppelt so gross wie der Oberflächen-Fehler, unter der Annahme dass das Licht annähernd senkrecht einfällt. Ich sehe keinen Grund zu der Annahme, dass ein f/4 Spiegel genauer sein müsste als ein f/7 Spiegel.


ist im Prinzip richtig so wie Du es schreibst.
Aber, was bei schnellerem Öffnungsverhältnis zunimmt ist der Unterschied zwischen Parabel und Sphäre.
Das ist der eigentliche Knackpunkt und deshalb ist es wesentlich schwieriger einen f/4 Spiegel mit der gleichen Genauigkeit wie einen f/7 Spiegel herzustellen.
Ich denke das ist gemeint, gibt man sich beim schleifen die gleiche mühe wird der f/7 tendenziell genauer erreicht also einen besseren RMS als der f/4 Spiegel.


(==>)Alois,


Zitat:
Doch doch. Der f4 Spiegel hat ein kleineres Beugungsscheibchen und um diesen beugungsbegrenzt hin zu bekommen muss man ihn
entsprechend genauer machen dass er bei gleicher Vergößerung auf die gleiche Abbildungsqualität kommt.



Richtig ist der f/4 Spiegel hat ein kleineres Beugungsscheibchen.
Falsch ist das der Spiegel deswegen genauer sein muss.
Es ist nur schwieriger ihn gleichgenau wie einen f/7 Spiegel zu schleifen siehe Antwort an Michael.

Zitat:
Leider beinhaltet die Strehl – Formel das Öffnungsverhältnis nicht und ist daher auch keine richtige Aussage
für die richtige Deffinitionshelligkeit.



Es gibt keinen vernünftigen Grund dem Strehl vom Öffnungsverhältnis abhängig zu machen.

Zitat:
In der Praxis ist es doch so, dass wenn ich 2 gleich große Spiegel habe, sagen wir Dm 200 mm und einer mit 1200 mm Brennweite
und der andere 1600 mm Brennweite. Dann kann ich am ersten Spiegel einen bestimmten Fehler haben der bei der Messung auf Strehl 0,98 kommt.
Habe ich den selben Fehler beim langbrennweitgen Spiegel ist das Bild nicht mehr so gut und kann nicht mehr Strehl 0,98 erreichen.



Hier steckt der Denkfehler.
Richtig ist das ein bestimmter Fehler eines Spiegels bei 1600mm Brennweite im Fokus eine größere Aberration verursacht wie bei 1200mm Brennweite.
Falsch ist der Schluss das die Abbildung bei 1600mm deshalb schlechter wäre.
Warum.
Das Beugungsscheibchen in Mikrometern hängt am Öffnungsverhältnis
(d=2,44Lambda *f/D)
Der 200mm Spiegel hat also bei 1600mm Brennweite ein dementsprechend größeres Beugungsscheibchen weshalb eine Aberration ebenfalls dementsprechend größer sein darf.
Unterm Strich kommt deshalb exakt der gleiche Strehl und die gleiche Abbildungsqualität heraus wie bei 1200mm Brennweite.
Vorausgesetzt natürlich beide Spiegel haben den gleichen Fehler also RMS.

Grüße Gerd


Antwort von: Alois
Gesendet am: 08.10.2010 02:37:55 Uhr
Beitrag:

Hallo Wolfi.

Ja ich bin schon mehr auf der geometrischen Seite und versuche diesen Satz zu folgen.

Zitat:
... in der geometrischen optik gibt es einen(!) fokus. da müsste alles licht hin, dann wären die berühmten 100% erreicht.
Habe leider noch keinen Lichtstrahl gefunden der meinen Wunsch nach gegangen wäre und sich zu den Anderen im Fokus dazugesellt hätte.
Alle haben sich peinhart an die Oberflächenfehler und deren Normale gehalten.
Das Problem ist nur dass gleich große Wellenfrontfehler ( Bei Spiegeln 2X der Oberflächenfehler ) sich nicht gleich stark auswirken.
Zum Beispiel bei der sphärischen Aberration und beim Astigmatismus ist es okay weil deren Stärke der Auswirkung
ist auch Öffnungsabhängig. Wird der Durchmesser größer wird beim gleichen Fehler auch der Winkelfehler kleiner
genauso wie das Beugungsscheibchen und ihr Verhältnis bleibt gleich.
Bei Zonenfehler ist es anders. Die verändern sich mit dem Systemdurchmesser nicht und behalten ihre Winkelabweichung
der Normalen gleich.
Wenn ich Messungen mache sehe ich dass der Strehl sich nur aus den Höhenfehlern und deren RMS erstellt.
Das gibt einfach eine Zahl die weder noch mit Öffnung oder mit der Brennweite was zu tun hat und sollte
Aussagen wie viel % der Strahlen im Beugungsscheibchen landen ohne zu wissen wie groß
das Beugungscheibchen ist.
Da tu ich mir schwer und bleibe lieber bei der geometrischen Optik und verwende von der Wellenoptik nur die
Formel die die Größe des Beugungsscheibchen berechnet.
Weil der Strehl ist mir zu ungenau und kann bei kurzen Brennweiten gut sein und dann bei starker
Vergrößerung die einer langen Brennweite entspricht, zusammenbrechen.
So kann es sein das ein guter Strehl einer kurzen Brennweite noch lange nicht dem selben bei langer Brennweite entspricht.
Dies nur noch zur Antwort zur Frage über Vor und Nachteile einer großen Brennweite.

Viele Grüße
Alois


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 08.10.2010 09:49:12 Uhr
Beitrag:

Hallo Alois,

ich möchte mal versuchen, auf geometrischem Wege zu zeigen, dass die Strehl-Zahl nicht vom Öffnungsverhältnis abhängt.



Wir stellen uns vor, dass der Spiegel an der Stelle B einen Oberflächenfehler hat. An dieser Stelle ist die Oberfläche um den Betrag dz zu hoch. Dadurch wird in dem Bereich zwischen A und B ein Winkel-Fehler in der Oberfläche erzeugt. Eine Zone sozusagen. Durch diesen Winkelfehler wird bewirkt, dass das Licht nicht mehr bei C im Fokus ankommt, sondern um die Strecke a seitlich versetzt bei Punkt D. Über die Ähnlichkeit der Dreiecke kann man sich nun überlegen, dass folgendes gilt:

2 * dz / dx = a / f

wobei f die Brennweite ist. Der Faktor 2 kommt daher, dass der Winkel-Fehler des Strahls doppelt so gross ist wie der Winkel-Fehler der Oberfläche, wegen Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel. Wenn wir diese Gleichung nach der gesuchten Grösse a auflösen, erhalten wir:

a = 2 * f * dz / dx

Was würde nun passieren, wenn der Spiegel ein schnelleres Öffnungsverhältnis hätte? Unter der Annahme, dass der Oberflächenfehler unverändert bleibt, wird der Fehler a kleiner werden, weil die Brennweite f kleiner wird. Gleichzeitig ist aber auch das Beugungsscheibchen im gleichen Verhältnis kleiner geworden. Wenn man den Fehler a auf die Grösse des Beugungsscheibchens bezieht, hat sich daher gar nichts geändert. Und deshalb geht das Öffnungsverhältnis nicht in die Formel für die Strehl-Zahl ein.

Gruss
Michael


Antwort von: Alois
Gesendet am: 08.10.2010 10:51:07 Uhr
Beitrag:

Hallo Mihael.

Da hast du eine gute Arbeit gemacht.
Aber versuchen wir diesen Satz auch so zu sehen dass wir nur den Durchmesser des Spiegels ändern
Dann wird das Beugungsscheibchen kleiner und der hier bezeichnete Fehler bleibt gleich.

Zitat:
Was würde nun passieren, wenn der Spiegel ein schnelleres Öffnungsverhältnis hätte? Unter der Annahme, dass der Oberflächenfehler unverändert bleibt, wird der Fehler a kleiner werden, weil die Brennweite f kleiner wird. Gleichzeitig ist aber auch das Beugungsscheibchen im gleichen Verhältnis kleiner geworden. Wenn man den Fehler a auf die Grösse des Beugungsscheibchens bezieht, hat sich daher gar nichts geändert. Und deshalb geht das Öffnungsverhältnis nicht in die Formel für die Strehl-Zahl ein.
Deshalb kann der Strehl der aus dieser Formel errechnet wird niemals die wahre Aussage
für die Energie im Beugungsscheibchen sein.
Diese Formel unterscheidet nur zwischen besser und schlechter.
Das ist das was ich den Leuten verständlich machen möchte damit sie von der 0,99 Strehl
Fobie als Energie im Beugungsscheibchen endlich einmal weg kommen.
Jetzt fahre ich zum ITT auf die Emberger Alm und hoffe auf gute Sicht.
Viele Grüße
Alois


Antwort von: fraxinus
Gesendet am: 08.10.2010 11:02:56 Uhr
Beitrag:

Hallo zusammen,

ich widerspreche dem Meister Alois ungern, aber in diesem Fall ist es so, daß man mit der Vorstellung vom Lichtstrahl (Strahlenoptik) nicht weiter kommt.

Michael hat soeben eine schöne Veranschaulichung auf geometrischem Wege aufgemalt. Sehr schön!

Die Strahlenoptik, als Vereinfachung der Wellenoptik, funktioniert ja meistens, aber ein Beugungsscheibchen oder den Strehl kennt sie schlicht nicht. Eine Welle "sieht" übrigens immer den ganzen Spiegel und reagiert in Bereichen unter ihrer eigenen Wellenlänge oft sonderbar. Speziell das Reflexionsgesetz, senkrecht auf der Spiegeloberfläche und so, das gilt nicht mehr. Ich weis schon, die Profildarstellung ist den Auswerteprogrammen suggeriert gerade, daß ein Lichtstrahl auf einer Zone sonstwo ins Abseits gelenkt würde...

Ich will jetzt keinen Roman verfassen, Bilder können mehr verwirren als tausend Worte

Zunächst ein 200mm f/4 mit circa 1/4 Wave Spherical. Ergiebt Strehl 0.848, prima Sache:


Man beachte das Foucaultbild, es ist natürlich genullt genau wie man es am Polarstern mit der Klinge in der Hand sehen könnte.

Und jetzt der gleiche Spiegel mit wilden Zonen, ich habe versucht so in etwa den Lambda/4 Korridor zu füllen.



Man sieht, es ist für praktische Belange egal wie man einen Lambda/4 Korridor "gestaltet". Ich habe bei meinem 28" f/3 reichlich Gebrauch von diesem Umstand gemacht. Auch wenn es manchen graust ob der vielen Zonen
(Asti und Koma sind in der Tat Sonderfälle weil sie keine vollen Perioden haben, da könnte man sich etwas mehr, wohl doppelt so viel(?) PV erlauben.)
Obwohl der Strehl praktisch gleich ist, die MTF ist es nicht mehr, aber sie ist dennoch recht ähnlich.

Einen bebilderten Vergleich zwischen einem f/4 und einem f/100 spare ich mir, das kann jeder selbst nachvollziehen.
Diesen Programm bietet sich an:
http://aberrator.astronomy.net/

Die Schwierigkeiten bei schnellen Optiken sind zweifelos vorhanden, aber die sind "nur" mechanischer bzw messtechnischer Art. Also es ist schwieriger die Oberfläche mit den üblichen Testverfahren und einem altem Zollstock zu vermessen und danach mit einer rostigen M10 Schraube zu kollimieren. Die Genauigkeit auf der Oberfläche selbst muss um keinen Deut besser sein.

Viele Grüße
Kai


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 08.10.2010 11:22:21 Uhr
Beitrag:

Hallo Alois,

Zitat:
Original erstellt von: Alois
Aber versuchen wir diesen Satz auch so zu sehen dass wir nur den Durchmesser des Spiegels ändern
Dann wird das Beugungsscheibchen kleiner und der hier bezeichnete Fehler bleibt gleich.



Wenn wir den Spiegel-Durchmesser verdoppeln, vergleichen wir aber nicht mehr zwei Spiegel mit der gleichen Art von Fehler. Zwar bleibt der Oberflächenfehler dz unverändert, aber die Breite der Zone dx ändert sich, bezogen auf den Spiegeldurchmesser. Oder anders ausgedrückt, wenn die Zone dx gleich breit bleibt, sinkt ihr Anteil an der Gesamtfläche und damit auch ihr Einfluss auf den Gesamt-Fehler.

Zitat:
Original erstellt von: Alois
Jetzt fahre ich zum ITT auf die Emberger Alm und hoffe auf gute Sicht.



Da wünsche ich dir viel Spass!

Gruss
Michael


Antwort von: Stick
Gesendet am: 08.10.2010 11:35:43 Uhr
Beitrag:

Zu dem Thema habe ich eine Seitenfrage. Würde ein Beugungsscheibchen auch an einem exakt planen Spiegel entstehen?

Oder besser gefragt: hängt die Größe des Beugungsscheibchens nur von der Entfernung zum Fokus ab, oder auch von der Krümmung des Spiegels? Dann wären die Beugungsscheibchen bei gleichem Abstand zum Spiegel nicht zwangsläufig gleich groß. Ob wohl ich mich frage, zu wieviel Promille so ein Unterschied in die Praxis eingeht.

Viele Grüße
Stick


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 08.10.2010 11:45:41 Uhr
Beitrag:

Zitat:
Original erstellt von: Stick
Beugungsscheibchen auch an einem exakt planen Spiegel entstehen?



ja.

Gruss
Michael


Antwort von: fraxinus
Gesendet am: 08.10.2010 11:51:33 Uhr
Beitrag:

Hi Stick,

Zitat:
Würde ein Beugungsscheibchen auch an einem exakt planen Spiegel entstehen?

Das Scheibchen ist unendlich groß, also gaaanz schlecht zu sehen. Noch größer als sein Durchmesser ist aber der Abstand zum Fokus

Zitat:
Oder besser gefragt:...

Nimm Dir mal den "Aberrator", spiele mit verschiedenen Offnungsverhältnisen, Vergrößerungen, Durchmessern, etc pp, sowas muss man sehen. Ja, es ist verzwickt immer alle Parameter gleichzeitig im Kopf zu haben.
Viele Grüße
Kai


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 08.10.2010 12:00:03 Uhr
Beitrag:

Hi,

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus
Das Scheibchen ist unendlich groß, also gaaanz schlecht zu sehen. Noch größer als sein Durchmesser ist aber der Abstand zum Fokus



Obwohl es unendlich gross ist, und noch weiter entfernt ist, hat es aber eine endliche Winkelausdehnung, wenn man es vom Spiegel aus betrachtet.

Gruss
Michael


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 08.10.2010 13:14:50 Uhr
Beitrag:

Hallo Michael,

Zitat:
Was würde nun passieren, wenn der Spiegel ein schnelleres Öffnungsverhältnis hätte? Unter der Annahme, dass der Oberflächenfehler unverändert bleibt, wird der Fehler a kleiner werden, weil die Brennweite f kleiner wird. Gleichzeitig ist aber auch das Beugungsscheibchen im gleichen Verhältnis kleiner geworden. Wenn man den Fehler a auf die Grösse des Beugungsscheibchens bezieht, hat sich daher gar nichts geändert. Und deshalb geht das Öffnungsverhältnis nicht in die Formel für die Strehl-Zahl ein.



völlig richtig und genau das habe ich Alois hier zu erklären versucht.

Zitat:
Hier steckt der Denkfehler.
Richtig ist das ein bestimmter Fehler eines Spiegels bei 1600mm Brennweite im Fokus eine größere Aberration verursacht wie bei 1200mm Brennweite.
Falsch ist der Schluss das die Abbildung bei 1600mm deshalb schlechter wäre.
Warum.
Das Beugungsscheibchen in Mikrometern hängt am Öffnungsverhältnis
(d=2,44Lambda *f/D)
Der 200mm Spiegel hat also bei 1600mm Brennweite ein dementsprechend größeres Beugungsscheibchen weshalb eine Aberration ebenfalls dementsprechend größer sein darf.
Unterm Strich kommt deshalb exakt der gleiche Strehl und die gleiche Abbildungsqualität heraus wie bei 1200mm Brennweite.
Vorausgesetzt natürlich beide Spiegel haben den gleichen Fehler also RMS.



(==>)Alois,

Offensichtlich siehst Du es ja trotz der beiden Erklärungsversuche von Michel und mir weiterhin anders.

Zitat:
Deshalb kann der Strehl der aus dieser Formel errechnet wird niemals die wahre Aussage
für die Energie im Beugungsscheibchen sein.
Diese Formel unterscheidet nur zwischen besser und schlechter.



Das ist schlicht falsch Michael hat das hier ja schon zu erklären versucht.

Zitat:
Wenn wir den Spiegel-Durchmesser verdoppeln, vergleichen wir aber nicht mehr zwei Spiegel mit der gleichen Art von Fehler. Zwar bleibt der Oberflächenfehler dz unverändert, aber die Breite der Zone dx ändert sich, bezogen auf den Spiegeldurchmesser. Oder anders ausgedrückt, wenn die Zone dx gleich breit bleibt, sinkt ihr Anteil an der Gesamtfläche und damit auch ihr Einfluss auf den Gesamt-Fehler.


Ich will das mal etwas weiterführen und gleichzeitig hierauf eingehen.

Zitat:
Wenn ich Messungen mache sehe ich dass der Strehl sich nur aus den Höhenfehlern und deren RMS erstellt.
Das gibt einfach eine Zahl die weder noch mit Öffnung oder mit der Brennweite was zu tun hat und sollte



Was Du offensichtlich überhaupt nicht berücksichtigst ist die Tatsache das der RMS nach dem Flächenanteil eines Fehlers gewichtet wird.
Es sind also nicht einfach nur Höhenfehler wie beim PV sondern es ist eben auch die Fläche des Fehlers im RMS enthalten und die hängt nun mal auch vom Durchmesser auf dem dieser Fehler liegt ab.

Zitat:
Das Problem ist nur dass gleich große Wellenfrontfehler ( Bei Spiegeln 2X der Oberflächenfehler ) sich nicht gleich stark auswirken.
Zum Beispiel bei der sphärischen Aberration und beim Astigmatismus ist es okay weil deren Stärke der Auswirkung
ist auch Öffnungsabhängig. Wird der Durchmesser größer wird beim gleichen Fehler auch der Winkelfehler kleiner
genauso wie das Beugungsscheibchen und ihr Verhältnis bleibt gleich.
Bei Zonenfehler ist es anders. Die verändern sich mit dem Systemdurchmesser nicht und behalten ihre Winkelabweichung
der Normalen gleich.



Hier gibt es einen prinzipiellen Unterschied zwischen PV und RMS.
Betrachtet man einen Fehler ungewichtet rein nach PV hängt die wahre Auswirkung auf die Abbildung sehr von der Art des Fehlers ab.
1/4 Lambda PV Asti ist nicht gleich 1/4Lambda PV sphärische Aberration oder 1/4Lambda PV Koma weil diese Fehler nicht nach ihrem Flächenanteil und damit ihrer Auswirkung auf die Abbildung gewichtet sind.
Deshalb ist der PV eigentlich auch nicht wirklich Aussagefähig.

Im RMS wird aber der Flächenanteil auch von Zonenfehlern immer richtig erfasst.
Es kommt eben nicht nur auf die Größe eines Fehlers in PV an sondern auch auf dessen Flächenanteil.
Deshalb lässt sich der Strehl auch nicht aus dem PV sondern nur dem RMS errechnen!
Ein Kratzer mit heftigem PV ist in seiner Auswirkung auf die Abbildung eher bedeutungslos weil seine Fläche in Relation zur Gesamtfläche bedeutungslos ist.

Grüße Gerd


Antwort von: fraxinus
Gesendet am: 08.10.2010 14:31:09 Uhr
Beitrag:

(==>)Michael:

Zitat:
Obwohl es unendlich gross ist, und noch weiter entfernt ist, hat es aber eine endliche Winkelausdehnung, wenn man es vom Spiegel aus betrachtet.

Ja!
Aber mit der Unendlichkeit ist es so eine Sache, deshalb meine spaßige Bemerkung.
http://de.wikipedia.org/wiki/Hilberts_Hotel

(==>)Gerd:
Zitat:
1/4 Lambda PV Asti ist nicht gleich 1/4Lambda PV sphärische Aberration oder 1/4Lambda PV Koma weil diese Fehler nicht nach ihrem Flächenanteil und damit ihrer Auswirkung auf die Abbildung gewichtet sind.

Aber man kann für einen definierten Fehlertyp den PV in den RMS umrechnen. Man muss das nicht, aber man kann.
Weiterhin kann man Abschätzungen betreiben. Eine davon ist eben dieser Lambda/4 Korridor. da kommt immer Strehl besser 0,8 raus (manchmal deutlich besser), egal wie wild die Oberfläche aussieht.

Viele Grüße
Kai


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 08.10.2010 14:40:16 Uhr
Beitrag:

Hallo Kai,

Zitat:
Original erstellt von: fraxinus
http://de.wikipedia.org/wiki/Hilberts_Hotel



Wer Hilberts Hotel kennt hat vermutlich auch "White Light" von Rudy Rucker gelesen... aber wir kommen vom Thema ab.

Gruss
Michael


Antwort von: Stathis
Gesendet am: 08.10.2010 15:26:36 Uhr
Beitrag:

Hallo Skick, da siehst du mal, was du mit deiner scheinbar trivialen Frage angerichtet hast. Entschuldige, wenn wir uns zu sehr in Einzelheiten verlieren.

Zitat:
Original erstellt von: Birki

je kleiner das öffnungsverhältnis, desto kleiner das erste beugungsscheibchen (als wellenoptisches phänomen).

Du meist sicher, "je größer das Öffnungsverhältnis..." f/4 ist größer als f/8.
Zitat:
...dementsprechend wird das system kritischer auf oberflächenfehler.

Dass dem nicht so ist, haben Michael, Gert, Kai und ich schon versucht zu erklären. Das lineare Beugungsscheibchen ist bei f/4 zwar nur halb so groß wie bei f/8, aber der Weg des Lichtstrahls zum Fokus ist auch nur halb so groß.

==> Alois:
Zitat:
Ja bei Sphärischer Aberration und Astigmatismus stimmt das schon aber bei Zonenfehlern klappt das nicht mehr.

Sphärische Aberration kann man ja als besonders breiten Zonenfehler betrachten, bzw. sich als Aneinanderreihung mehrerer Zonen mit dem jeweiligen Fehler vorstellen. Daher sehe ich keinen Unterschied.

==> Emil:
Zitat:
Eine lange Brennweite hat eine grössere Tiefenschärfe, d.h. der Fokusspielraum ist grösser. Atmosphärische Störungen bewirken häufig (nicht immer) Fokussprünge. Wenn die Fokustoleranz gross ist, dann hast du weniger Unschärfe. Wir haben in der Praxis gesehen, dass die kurzbrennweitigen Superrefraktoren in dieser Hinsicht den alten langen Rohren unterlegen sind.

Ich kann nicht erkennen, dass die Auswirkungen des atmosphärischen Seeings von der Schärfentiefe des Telekops abhängen sollen.
Angenommen es bildet sich eine ideale Luftlinse in der Atmosphäre, die bei einem Teleskop mit 2 m Brennweite eine Fokusverschiebung um 1 mm bewirkt. Dann bewirkt dieselbe Luftlinse bei einem Teleskop mit 1 m Brennweite eine Fokusverschiebung um 0,5 mm. Die Unschärfe im ursprünglichen Fokus (transversale Aberration) bleibt in Bogensekunden gesehen gleich. Was ihr in der Praxis beobachtet habt, muss eine andere Ursache haben.


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 08.10.2010 16:03:16 Uhr
Beitrag:

Hallo Kai,

Zitat:
Aber man kann für einen definierten Fehlertyp den PV in den RMS umrechnen.


ja das kann man natürlich, für diesen Fall bestehen feste Umrechnungsfaktoren.
Dafür müssen diese aber in Reistform auftreten, schon bei einer Kombination verschiedener Typen wird es schwierig und ein echtes Problem sind irreguläre Fehler wie diese zb. auch mit einem Zygo erfasst werden.
Hier mal ein Beispiel.

http://skyimager.net/astro/CCCO/ASA-N16-Zygo.jpg

Der hier ausgewiesene PV steht nur für diesen Spiegel in der dortigen Relation zum RMS, es ist unmöglich den RMS aus dem PV für einen anderen Spiegel auf dieser Grundlage zu ermitteln.

Zitat:
Weiterhin kann man Abschätzungen betreiben. Eine davon ist eben dieser Lambda/4 Korridor. da kommt immer Strehl besser 0,8 raus (manchmal deutlich besser), egal wie wild die Oberfläche aussieht.


Das ist schon richtig.
Es können aber auch Spiegel mit Lambda 1/3 oder noch schlechter relativ hohe Strehlwerte erreichen.
Insofern macht eine bloße PV Angabe eigentlich wenig Sinn denn das sagt mir eigentlich nicht viel über den Spiegel.

Grüße Gerd


Antwort von: FrankH
Gesendet am: 08.10.2010 16:56:09 Uhr
Beitrag:

Hallo

es ist wohl einfacher auf die Ursprüngliche Frage zurückzukommen
ein Planetenkiller mit 200mm Durchmesser

in erster Linie konnte ich mit 8" beobachten das meist bei 166-200x Vergrößerung Schluß war, wegen dem Gewaber der Luft. Nun ist das ja nicht der Traum, man erhofft sich wenn mal gutes Seeing ist (vielleicht 1x im Jahr) mehr, also wählt man als Maximum das was von der Austritspupille noch Sinnvoll ist, max Vergrößerung 400x. Nun muß man passende Okulare dafür finden die noch angenehm vom Einblick sind und wegen nachschubsen auch ein Großes Gesichtsfeld haben, bei 1600mm Brennweite bräuchte man ein 4mm Okular, das ist eigentlich eine Brennweite die gerade noch recht gängig bei den Herstellern ist, kürzere Okulare gibt es eher mit weniger Auswahl. Ein langsameres Öffnungsverhältnis ermöglicht auch einen kleineren FS, auch der FS hält seine Beugungskanten in den Strahlengang, das wird bei der einfachen Berechnung zwar nicht berücksichtigt, das Beugungsscheibchen wird wegen anderem Abstand auch kleiner sein, aber durch die Überlagerung der Beugungsscheibchen wird der Kontrast schlechter.

Öffnungsverhältnis und Toleranz gegenüber Oberflächenfehler, da geht es ja immer um nm Abweichung vom Ideal, direkt von nm in Wellenlänge umrechenbar, somit vom Öffnungsverhältnis unabhängig.
Interessant allerdings ist die Toleranz bei der Schnittweitenmessung im Foucaulttest da ist der langsammere Spiegel doch deutlich toleranter, und ja das liegt auch an der Focustoleranz

Noch mal zu den Beugungsscheibchen, bei gegebenem Durchmesser ist das Beugungsscheibchen bei halber Brennweite schon bloß halb so groß, das bedeutet aber nur den Scheibchendurchmesser im Bild der Brennebene, um auf die selbe Objektvergrößerung zu kommen brauchst du aber ein Okular welches diese Ebene doppelt so groß vergrößert, das sieht dann am Ende genauso aus wie am am langsamerem System, die max. Auflösung hängt vom Durchmesser der Optik ab.
Nebenbei, wäre ein f/8 immer noch voll deepSky tauglich, man braucht dann nicht das 31mm Nagler sondern nur das 55mm Plössel, haben etwa gleiches Bildfeld und das 55mm Okular bringt an f/8 auch 6,8mm AP, ist aber wesentlich günstiger, 2" OAZ solltest du für den Fall wohl vorsehen.
Interessant ist auch die Einblickhöhe 15° über dem Horizont und im Zenit.

Das alles jetzt aus Sicht das es ein Dobson wird, auf Montierung würde der Wackfaktor anderes ideal ergeben.


Gruß Frank


Antwort von: Emil Nietlispach
Gesendet am: 08.10.2010 18:29:53 Uhr
Beitrag:

Hallo Stathis,

Zitat:
Ich kann nicht erkennen, dass die Auswirkungen des atmosphärischen Seeings von der Schärfentiefe des Telekops abhängen sollen.
Angenommen es bildet sich eine ideale Luftlinse in der Atmosphäre, die bei einem Teleskop mit 2 m Brennweite eine Fokusverschiebung um 1 mm bewirkt. Dann bewirkt dieselbe Luftlinse bei einem Teleskop mit 1 m Brennweite eine Fokusverschiebung um 0,5 mm. Die Unschärfe im ursprünglichen Fokus (transversale Aberration) bleibt in Bogensekunden gesehen gleich. Was ihr in der Praxis beobachtet habt, muss eine andere Ursache haben.

Die Rechnung, die du machst ist richtig: Wenn das Oeffnungsverhälnis sagen wir, statt 1:8, 1:4 ist, springt der Fokus nur um den halben Betrag, aber die Aufweitung des Bildes (Sternscheibchen) geschieht um den doppelten Betrag bei 1:4. Also kommt es scheinbar auf das gleiche heraus.Der Unterschied ist nun der: Du musst dieses Fokusbildchen bei 1:8 nur halb so stark vergrössern mit dem Okular, um dasselbe Bild zu bekommen. Deshalb hast du das bessere Bild. (Wir sind uns ja einig, dass bei Turbulenz, die Vergrösserung eine grosse Rolle spielt.)
Wie gesagt, die Praxis bestätigt mir das immer wieder: Mit meinem Schiefspiegler in (Kastenbauweise mit minimierter Rohrturbulenz) habe ich beim Fokussieren zwar nie einen scharfen Knackpunkt,aber ein ruhigeres Bild, als beim 1:6 Tak-Refraktor. Ich kann das nicht anders erklären. Das Bild verzerrt sich höchstens transversal,wie durch eine Gummihaut betrachtet, aber es bleibt scharf. Bei extremen Wetterlagen, Warm- oder Kaltlufteinbruch und Föhn versagen aber beide Instrumente. Gruss Emil


Antwort von: Stick
Gesendet am: 08.10.2010 23:01:59 Uhr
Beitrag:

Zitat:
Hallo Stick, da siehst du mal, was du mit deiner scheinbar trivialen Frage angerichtet hast. Entschuldige, wenn wir uns zu sehr in Einzelheiten verlieren.


Hi Stathis

Ist überhaupt nicht schlimm. Bin gespannt, was dabei rauskommt. Meine Überlegungen sind im Prinzip alle bestätigt und noch ergänzt worden. Ich werd' mich bei f/8 einpendeln, da hab' ich weniger Glas zu hobeln, bin näher an der Sphäre, etc. Jetzt muß ich nur noch einen Weg finden, die Rohling- und Schleifkohle zusammenzuarbeiten, damit ich es Du weißt schon wem schicken kann (:

Hi Fraxinus

Aberrator ist genial, läuft auch unter Wine, nur habe ich nicht gefunden, wo man die Brennweite einstellen könnte. Daher kann ich mir die Frage, ob stark gekrümmte Flächen größere Winkel beim Beugungsscheibchen erzeugen, nicht selbst beantworten (edit:hatte 'ne alte Version, Sorry). Zumindest zeigt das Programm, wie schädlich Obstruktion ist. Hab' leider nirgends finden können, ob damit Fläche oder lineare Obstruktion gemeint ist.

Viele Grüße
Stick


Antwort von: FrankH
Gesendet am: 09.10.2010 01:12:06 Uhr
Beitrag:

Hallo

die Fangspiegelgröße und Obstruktion
die störenden Efekte kommen wohl teils von der Beugung an der Kante des FS, man muß auch bedenken das auch die Spinne für Lichtbeugung sorgt, das berücksichtigt Abberator glaube ich nicht. Dann ist dafür die Länge der Kanten verantwortlich, es entsteht dadurch etwas "Streulicht" dem steht das Nutzlicht gegenüber. Bei doppelt so großem HS ist die Fläche 4x größer der Umfang und die Spinne zB aber nur 2x so groß.
Von daher betrachtet ist die große des Schattens den der FS macht unerheblich weil Dunkelheit den Kontrast nicht mindert, das spricht dafür das die Prozentwerte für Lineare Abschattung stehen.
ich glaube mit 20% lineare Abschattung oder weniger müsste es ganz gut gehen und da kannst du bestimmt noch etwas drunter bleiben.

Gruß Frank


Antwort von: Stick
Gesendet am: 09.10.2010 01:48:01 Uhr
Beitrag:

Hallo Frank

Bei Aberrator 2.5 kann man die Fangspiegelstreben eintragen, bei 3.0 hab' ich sie nicht gefunden.

Unter 20% möcht' ich schon bleiben. Klappt auch.

Viele Grüße
Stick


Antwort von: darksiteseeker
Gesendet am: 09.10.2010 13:01:12 Uhr
Beitrag:

Hallo Zusammen,

es gibt ja so etwas wie Schiefentärfe --- äh --- Schärfentiefe. Diese ist abhängig von der Brennweite und der Öffnung der Optik. Ich habe das mal für verschiedene Brennweiten anhand von http://www.striewisch-fotodesign.de/lehrgang/anmerk/ts_kb.htm für ein konstantes Öffnungsverhältnis von f 8 ausgerechnet:


Brennweite Nahpunkt Fernpunkt
300 mm 374,86 m unendlich
600 mm 1.497,75 m “
1200 mm 5.964,22 m “
2400 mm 23.437,55 m “
4800 mm 87.591,22 m “

Ich finde das ganz eindrucksvoll. Mit einer kurzen Brennweite holt man sich also die nahen Turbulenzen ab einer Höhe von 374,86 m über Grund ins scharfe Bild. Mit 2.400 mm Brennweite sind erst die Turbulenzen ab 23,43 km im scharfen Bild eingefangen. Dies mag erklären, warum ein Gerät mit langer Bennweite z.B. ein Schiefspiegler nur das langsame Schwingen zeigt, während es im kurzbrennweitigen f/6 Refraktor schon so richtig zappelt.

Beste Grüße

Dietmar


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 09.10.2010 15:24:14 Uhr
Beitrag:

Hallo Ditmar,

sorry aber Deine Rechnung geht so nicht auf.
Wäre das so dann dürfte Tubusseeing oder lokales Seeing ja überhaupt kein Problem sein.
Seeing kann nicht scharf gestellt werden, es ist kein Objekt sondern eine Störung der Wellenfont und es ist völlig belanglos in welchem Abstand diese Störung entsteht.

Für uns ist übrigens die wellenoptische Schäfentirfe welche sich aus dem Durchmesser des Beugungsscheibchens errechnet die interessante Größe.
Das Beugunsscheibchen errechnet sich wie folgt.
d=2,44Lambda * f/D
d………Durchmesser Beugunsscheibchen
f……….Brennweite
D……...Öffnung

Es kann ein Defokus so groß werden bis dessen Queraberration den Durchmesser des Beugungsscheibchens erreicht, erst dann wird er sichtbar.
Hierzu ist die Queraberration des Beugunsscheibchens in eine Längsaberration umzurechnen.
Das geschieht über das Öffnungsverhältnis.
Die Formel lautet also T= 2,44Lambda * (f/D) *(f/D) oder 2,44Lambda *(f/D)^2
Für die Schäfentirfe nimmt man aber nicht Faktor 2,44 sondern Faktor 2
Die Formel lautet also
T08= 2Lambda * (f/D)^2

Hier wird deutlich das die Schäfentirfe nicht einfach mit dem Öffnungsverhältnis
steigt sondern mit dessen Quadrat.

Eine f/8 Optik hat also die 4fache Schärfentiefe einer f/4 Optik.

Hier wäre jetzt zu klären in welchem Ausmaß die durch Seeing hervorgerufenen Schärfeschwankungen mit dem Öffnungsverhältnis wachsen.
Steigen diese ebenfalls mit dem Quadrat des Öffnungsverhältnisses dann ergibt sich natürlich keine Verbesserung bei langsamerem Öffnungsverhältnis, steigen diese hingegen nur einfach mit dem Öffnungsverhältnis natürlich schon.
Das könnte also eine Erklärung sein.
Ich bin aber der Meinung das die Seeingbedingten Schärfeschwankungen mit dem Quadrat des Öffnungsverhältnis steigen und damit dieses also keinen Einfluss auf die Auswirkungen des Seeings hat.
Derartige Beobachtungen sollten andere Gründe haben, so ragen lange Refraktoren aus der Suppe des lokalen Seeings heraus.

Grüße Gerd


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 09.10.2010 15:44:13 Uhr
Beitrag:

Hallo Gerd,

Zitat:
Original erstellt von: Gerd-2
Ich bin aber der Meinung das die Seeingbedingten Schärfeschwankungen mit dem Quadrat des Öffnungsverhältnis steigen und damit dieses also keinen Einfluss auf die Auswirkungen des Seeings hat.
Derartige Beobachtungen sollten andere Gründe haben, so ragen lange Refraktoren aus der Suppe des lokalen Seeings heraus.



Dieser Meinung schliesse ich mich an. Wenn wir ein 200mm f/4 Teleskop mit einem 200mm f/8 Teleskop jeweils bei gleicher Vergrösserung vergleichen, dann wirkt sich das Seeing in beiden Fällen genau gleich aus.
Begründung: Beide Teleskope haben auf den letzten 10km vor der Öffnung des Teleskops _exakt_ den gleichen Strahlengang. Also dort, wo die Ursache des Seeings liegt.

Gruss
Michael


Antwort von: darksiteseeker
Gesendet am: 09.10.2010 16:50:31 Uhr
Beitrag:

Hallo Gerd,

danke für die Aufklärung. Die Aussage, daß die Tiefenschärfe mit dem Quadrat des Öffnungsverhältnisses steigt, ist sehr wertvoll. Aus der Praxis kann ich noch eine Beobachtung von gestern Nacht beisteuern: Bei einem in einer Kuppel 2,5 m über Grund montierten 14 ´´f/4 -Newton machte sich die Verwendung eines 2,6 GWK´s nach meiner Beobachtung günstig bemerkbar. Man verwendet da ja dann auch Okulare mit längerer Brennweite, in diesem Falle 30 mm, d.h. diese haben ja dann wiederum eine größere Tiefenschärfe als ein z.B. ein 10 mm Okular. Man kommt dann wohl zusammengenommen (Spiegel + Okular mit langer Brennweite)zu einem Schärfebereich, der gegenüber seeingbedingtem Versatz des Bildes toleranter ist.

Beste Grüße

Dietmar


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 09.10.2010 18:07:19 Uhr
Beitrag:

Hallo Dietmar,

ich fürchte da hast Du mich falsch verstanden.
Richtig die Schärfentiefe ändert sich mit dem Quadrat des Öffnungsverhältnisses aber auch der Seeingeinfluss sollte im gleichen Maße steigen.
Unterm Strich kann mit einem langsameren Öffnungsverhältnis deshalb keine Verbesserung erzielt werden.

Ich hatte ja extra die Formel zu Wellenoptischen Schärfentiefe gebracht und diese noch etwas erläutert, die Okularbrennweite ist dort nicht enthalten und somit hat diese auf die Wellenoptische Schärfentiefe auch keinen Einfluss.

Ich sehe es wie Michael, das Teleskop schaut durch die gleichen Luftschichten egal welches Öffnungsverhältnis es hat.

Dort erfährt die Wellenfront auch die gleiche Deformation, diese ist nun mal vorhanden und kann nachträglich mit einer rein passiven Optik nicht verringert werden, egal was man anstellt.
Einzige Möglichkeit wäre eine aktive Korrektur wie bei Großteleskopen.
Alles andere wäre sowas wie ein Perpetuum mobile, wenn es das Seeing einfach so verschwinden lassen würde.
Man kann natürlich dafür sorgen das zur Seeingbedingten Störung der Wellenfront nicht noch eine merkliche durch das Teleskop oder Tubusseeing hinzukommt aber wegzaubern kann man das Seeing leider eben nicht.
Auch ich würde mir das zwar gerne wünschen, muss mich aber trotzdem mit der bestehenden Physik zufriedengeben und das Beste draus machen.

Grüße Gerd


Antwort von: Emil Nietlispach
Gesendet am: 09.10.2010 19:07:15 Uhr
Beitrag:

Hallo,
es gibt verschiedene Formen von atmosphärischen Störungen. Am besten sieht man diesen Unterschied direkt bei der Beobachtung der Mondoberfläche durch ein Teleskop. Entweder brodelt es, man erkennt keine Details, oder aber die Oberfläche schaut aus, wie durch ein Wasserglas oder eine Gummihaut. Der Grund ist der, dass diese Störungen wie Linsen mit variablem Brechungsindex wirken können. Das führt zu Fokussprüngen im Teleskop. Der Fokussprung hat 2 Komponenten, eine longitudinale und eine transversale. Ist die longitudinale vorherrschend (Richtung, wie sich der Okularauszug bewegen lässt im Teleskop)so zeigt sich die Turbulenz als Gummihaut, wie erwähnt. Und für diese atmosphärische Störung, und nur für diese, ist das langsame Oeffnungsverhältnis besser.
Eine solche Wetterlage kann sich über Wochen hinziehen, und kann sich auch nach einem _Störungsdurchgang wieder einstellen. Und deshalb ist ein langsames Oeffnungsverhältnis ein nachhaltiger Vorteil beim Beobachten. Gruss Emil


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 09.10.2010 20:05:34 Uhr
Beitrag:

Hallo Emil,

Zitat:
Original erstellt von: Emil Nietlispach
Und deshalb ist ein langsames Oeffnungsverhältnis ein nachhaltiger Vorteil beim Beobachten.


Wenn das wirklich so wäre, würde man extrem langbrennweitige Teleskope bauen, um dem Seeing ein Schnäppchen zu schlagen. Aber leider funktioniert das nicht. Ich glaube dir gerne, dass du ein Teleskop mit langsamen Öffnungsverhältnis hast, und dass du damit besser beobachten kannst als mit irgendeinem anderen Instrument.
Aber die Verallgemeinerung, dass ein Teleskop mit langsamem Öffnungsverhältnis weniger Seeing-anfällig sein soll, ist falsch.

Was würde denn deiner Meinung nach passieren, wenn man bei einem 200mm f/4 Teleskop eine 2-fach Barlowlinse nachschaltet? Entspricht es dann einem 200mm f/8 Teleskop?

Gruss
Michael


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 09.10.2010 20:33:18 Uhr
Beitrag:

Hallo Emil,

Dein Modell lässt sich ja ganz einfach mit entsprechender Software überprüfen.
Ich hab das mal mit Oslo gemacht.
Hierzu hab ich mal eine Linse vor einen150 f/4 Newtonspiegel gesetzt.
Der hab ich eine riesige Brennweite von knapp 2km verpasst, das bewirkt eine Änderung der Brennweite um 0,187mm
Nun hab ich die Brennweite des Spiegels und damit das Öffnungsverhältnis verdoppelt also jetzt f/8.
Schaltet man die gleiche Linse mit den knapp 2km Brennweite davor beträgt die Änderung der Brennweite durch diese Linse nun 0,748mm.
Das ist 0,748/0,187 = 4 mal so viel.
Die Schärfentiefe hat sich aber ebenfalls um Faktor 4 erhöht
f/4……. 2*0,000546*(4^2) = 0,0175mm
f/8 …….2*0,000546*(8^2) = 0,0699mm
Unterm Strich hat sich also am Verhältnis von Defokus und Schärfentiefe nichts geändert.

Damit ist jetzt endgültig bewiesen das ein langsameres Öffnungsverhältnis keine Verbesserung bringt.

Grüße Gerd


Antwort von: Stick
Gesendet am: 09.10.2010 20:34:01 Uhr
Beitrag:

Folgendes Gedankenexperiment. Kann's leider nicht nachprüfen: Wenn ich zwei Spiegel hab, einen stark gekrümmten, einen schwach gekrümmten. Und ich habe einen seeinggeschädigten, sprich falsch platzierten Lichtstrahl.

Dann müßte doch der Schaden am Spiegel verdoppelt werden, da Einfallswinkel = Ausfallswinkel, wobei der langbrennweitige Spiegel weniger Schaden anrichtet, da sich die Krümmung dort, wo der seeinggeschädigte Strahl aufkommt, weniger von der Krümmung am Solltreffpunkt unterscheidet. Da der Strahl beim langbrennweitigen Spiegel länger bis zum Fokus braucht, kommt das theoretisch wieder auf's Gleiche raus.

Jetzt braucht man für den langbrennweitigen Spiegel aber weniger starke Okulare. Wodurch sich am Okular ein Unterschied des Seeings ergibt. Wo hab' ich da jetzt die Denkfehler und Wissenslücken. Bin gespannt.

Viele Grüße
Stick


Antwort von: CorCaroli
Gesendet am: 09.10.2010 20:40:42 Uhr
Beitrag:

Servus,

Zitat:
so zeigt sich die Turbulenz als Gummihaut, wie erwähnt. Und für diese atmosphärische Störung, und nur für diese, ist das langsame Oeffnungsverhältnis besser


Vom schnellen Flirren bis zur langsamen Wallung ist mir schon alles vor die Linse oder dem Spiegel gekommen.
Ob bei f4 oder f20, da gibt es keine Unterschiede. Eine schlechte Nacht mit miserablen seeing kann man nicht mit einem langen Öffnungsverhältnis ausgleichen, es bleibt gleich schlecht im Okular.

In beiden Teleskopen Kurz- oder Langbrennweitig muss ich evtl. nachfokussieren und die besten Momente am Okular abwarten.

Aus meiner Erfahrung hat das Öffnungsverhältnis keinen Einfluss auf Unterschiede beim seeing.

Gruß
Gerd


Antwort von: Emil Nietlispach
Gesendet am: 09.10.2010 20:50:01 Uhr
Beitrag:

Hallo Michael,
-also, wenn die an einem 10m Teleskop ein langsames Oeffnungsverhältnis hätten,fehlte der Platz in der Kuppel! Die Grossteleskope sind schnell aus praktischen Gründen.

-Das Argument mit der Barlow-Linse habe ich mir auch schon überlegt, aber es fehlt mir dazu die Durchsicht. Wie sieht es dann mit der Tiefenschärfe aus? Die Linse wird mitbewegt beim Fokussieren. Das erschwert die Betrachtung.

-ich rede ja von einer bestimmten atmosphärischen Störung,bei der das langsame Oeffnungsverhältnis besser abschneidet. Geht man dabei von einem Fokussprung in der Strahlenrichtung aus (longitudinal), dann kann man rein strahlengeometrisch die Sache sich einsichtig machen anhand eines Beispiels: Bei einer 1:8 Optik verschiebe sich der Fokus um 1mm. Dann sind es bei einer 1:4 Optik 0.5mm.(Beispiel von Stathis). Nun haben wir aber eben gelernt, dass die Fokustoleranz bei der 1:8 Optik 4mal grösser ist. Folglich bleibt bei 1:8 das Bild besser im Fokus.
Manchmal ist es eben besser, Störungen strahlengeometrisch zu deuten, als mit einer Wellendeformationsformel.
Gruss Emil


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 09.10.2010 20:58:14 Uhr
Beitrag:

Hallo Emil,

Zitat:
Original erstellt von: Emil Nietlispach
Bei einer 1:8 Optik verschiebe sich der Fokus um 1mm. Dann sind es bei einer 1:4 Optik 0.5mm.



Das widerspricht dem Beispiel, das Gerd eben durchgerechnet hat.

Gruss
Michael


Antwort von: Emil Nietlispach
Gesendet am: 09.10.2010 21:01:04 Uhr
Beitrag:

Hallo Gerd,
beim obigen Beispiel hatte ich deine Oslo-Resultate noch nicht gesehen. Sie stimmen nachdenklich, aber es bleibt für mich ein erklärungsbedürftiges Fakt, dass ich bei bestimmtem atmosphärischem Seeing mit dem langsamen Oeffnungsverhältnis besser fahre. Gruss Emil


Antwort von: stefan-h
Gesendet am: 09.10.2010 21:09:03 Uhr
Beitrag:

Hallo Emil,

bei gleicher Vergrößerung und unterschiedlichem Öffnungsverhältnis bleibt als Unterschied die kleinere AP bei dem langsamen Teleskop. Die kann natürlich dazu führen das du das Abbild ruhiger empfindest- schwächt man beim schnellen Teleskop mit einem Neutralfilter die Helligkeit ab wird sich kein erkennbarer Unterschied mehr ergeben.

Gruß
Stefan


Antwort von: Stick
Gesendet am: 09.10.2010 21:13:06 Uhr
Beitrag:

Hallo Stefan

Berechnet sich die AP nicht als Öffnung/Vergrößerung? Brennweite scheint da irrelevant. Trotzdem wüßte ich gern den Denkfehler in meinem obigen Beispiel.

Grüße
Stick


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 09.10.2010 21:13:49 Uhr
Beitrag:

Hallo Emil,

Zitat:
Original erstellt von: Emil Nietlispach
... aber es bleibt für mich ein erklärungsbedürftiges Fakt, dass ich bei bestimmtem atmosphärischem Seeing mit dem langsamen Oeffnungsverhältnis besser fahre.


Mögliche Erklärungen:
-- Die meisten Okulare kommen mit einem f/8 Lichtkegel besser zurecht als mit einem f/4 Kegel
-- Der f/4 Spiegel hätte im Gegensatz zum f/8 Spiegel signifikante Koma
-- Es gibt viele weitere Faktoren, die einen Einfluss auf die Bildqualität haben. Ein aussagekräftiger Vergleich wäre nur möglich, wenn man zwei Teleskope hätte die sich _ausschliesslich_ im Öffnungsverhältnis unterscheiden und ansonsten völlig identisch sind. Aber diese Voraussetzung dürfte wohl in der Regel nicht zutreffen.

Gruss
Michael


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 09.10.2010 21:17:20 Uhr
Beitrag:

Hi,

Zitat:
Original erstellt von: Stick

Berechnet sich die AP nicht als Öffnung/Vergrößerung?


Korrekt. Bei gleicher Vergrösserung haben die 200mm f/4 und 200mm f/8 Teleskope selbstverständlich die gleiche Austrittspupille.

Zitat:
Original erstellt von: Stick
Trotzdem wüßte ich gern den Denkfehler in meinem obigen Beispiel.



Ich fürchte da wirst du deine Gedanken erstmal klarer formulieren müssen.

Gruss
Michael


Antwort von: Stick
Gesendet am: 09.10.2010 21:18:56 Uhr
Beitrag:

Zitat:
Original erstellt von: Stick

Folgendes Gedankenexperiment. Kann's leider nicht nachprüfen: Wenn ich zwei Spiegel hab, einen stark gekrümmten, einen schwach gekrümmten. Und ich habe einen seeinggeschädigten, sprich falsch platzierten Lichtstrahl.

Dann müßte doch der Schaden am Spiegel verdoppelt werden, da Einfallswinkel = Ausfallswinkel, wobei der langbrennweitige Spiegel weniger Schaden anrichtet, da sich die Krümmung dort, wo der seeinggeschädigte Strahl aufkommt, weniger von der Krümmung am Solltreffpunkt unterscheidet. Da der Strahl beim langbrennweitigen Spiegel länger bis zum Fokus braucht, kommt das theoretisch wieder auf's Gleiche raus.

Jetzt braucht man für den langbrennweitigen Spiegel aber weniger starke Okulare. Wodurch sich am Okular ein Unterschied in der Größe des Seeings ergibt.



Welcher Teil davon ist gänzlich unverständlich? Unter Schaden verstehe ich, daß der Strahl nicht da ankommt, wo er soll.


Antwort von: Emil Nietlispach
Gesendet am: 09.10.2010 21:22:04 Uhr
Beitrag:

Hallo Stefan,
an sich ein guter Erklärungsversuch, aber mit 25cm Oeffnung habe ich genügend Licht am Mond, die Turbulenzen können sich da nicht verstecken.

Hallo Gerd,
bei der Oslo-Rechnung ist die Linse direkt vor dem Teleskop plaziert gedacht. Aber in meinem Modell kann sie in einer Höhe von 20km sein, und wie dann die Rechnung aussieht,müsste noch gezeigt werden.
Gruss Emil


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 09.10.2010 21:48:05 Uhr
Beitrag:

Hi,

Zitat:
Original erstellt von: Stick
Welcher Teil davon ist gänzlich unverständlich? Unter Schaden verstehe ich, daß der Strahl nicht da ankommt, wo er soll.



Zuerst müsstest du mal ganz genau spezifizieren, welche Art von Fehler der Strahl haben soll. Einen seitlichen Versatz? Oder einen Winkel-Fehler? Oder einen Laufzeit-Fehler?
Und dann kann man das gesamte optische System mit diesem Input durchrechnen und wird zu dem Schluss kommen, dass im Auge immer der gleiche Fehler sichtbar sein wird, unabhängig vom Öffnungsverhältnis.

Ein Teleskop ist eine Black Box die ein Eingangssignal in ein Ausgangssignal umwandelt. Das Eingangssignal ist der Winkel der einfallenden Lichtstrahlen. Das Ausgangssignal ist der Winkel der Lichtstrahlen, die aus dem Okular rauskommen. Es ist völlig egal was in der Black Box drin ist, solange es keine zusätzlichen Fehler hinzufügt.
Wenn das Eingangssignal aufgrund von Seeing vermurkst ist, dann kommt hinten auch Murks raus. Daran kann man mit einem passiven optischen System nichts ändern.

Gruss
Michael


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 09.10.2010 22:11:05 Uhr
Beitrag:

Hallo Emil,

in meiner ersten Simulation war die Linse 2m vor dem Spiegel.
Als Basis habe ich nicht einfach den paraxial Fokus genommen sondern auf beste Abbildung (minimaler RMS) fokussiert so wie man es auch am Teleskop machen würde.
Ich kann natürlich auch mal 2km Linsenabstand eingeben als Brennweite für die Linse hab ich jetzt mal 10km genommen.
Das ergibt folgendes Ergebnis
Defokus für
f/4………0,04722mm
f/8………0,18861mm
Es bleibt also auch bei 2km Linsenabstand beim Faktor 4

Grüße Gerd


Antwort von: Emil Nietlispach
Gesendet am: 10.10.2010 00:27:16 Uhr
Beitrag:

Hallo Gerd,
ja, das ist ein Rückschlag! Morgen gehe ich für eine Woche in die Provence mit dem Teleskop und hab dort Zeit, das nochmals zu überlegen.
Empirisch ist die Sache ja noch nicht ausgefochten. Weshalb liest und erfährt man, dass Abblenden manchmal gegen schlechtes Seeing hilft? Abblenden der Eintrittspupille ist ja nichts anderes als das Oeffnungsverhältnis langsamer zu machen. Es wurde früher immer argumentiert, die Luftsäule über der Linse sei dann kleiner und statistisch betrachtet, weniger den Turbulenzzellen ausgesetzt. Kaum verständlich. Aber warum dann bringt Abblenden manchmal etwas z.B. am Mond?

Gruss Emil


Antwort von: mkoch
Gesendet am: 10.10.2010 09:33:39 Uhr
Beitrag:

Hallo Emil,

Zitat:
Original erstellt von: Emil Nietlispach
Weshalb liest und erfährt man, dass Abblenden manchmal gegen schlechtes Seeing hilft?


Weil dann die Öffnung (der Apertur-Durchmesser) kleiner wird. Es ist völlig richtig, dass der Seeing-Einfluss geringer wird, wenn man die Öffnung verkleinert. Dann haben wir aber nicht mehr den Fall, wo wir Teleskope mit gleichem Durchmesser und unterschiedlichen Öffnungsverhältnissen miteinander vergleichen.

Gruss
Michael


Antwort von: Guntram
Gesendet am: 10.10.2010 11:39:31 Uhr
Beitrag:

Hallo miteinander.

Ich habe gerade diesen interessanten Thread entdeckt.

Michael Koch hat schon

Zitat:
Mögliche Erklärungen:
-- Die meisten Okulare kommen mit einem f/8 Lichtkegel besser zurecht als mit einem f/4 Kegel
-- Der f/4 Spiegel hätte im Gegensatz zum f/8 Spiegel signifikante Koma

angegeben, und sie dürften den Kern der Sache treffen.

Auf einer französischen Website habe ich einmal gelesen, daß, wenn Jupiter exakt in der optischen Achse eines f/4 Parabolspiegels platziert würde, schon der Äquatorrand des Planeten allein auf Grund der Koma gerade noch beugungsbegrenzt ( = Strehl 0,8)abgebildet würde. Die Qualität im restlichen Feld kann man sich denken.

Auch die meisten klassischen Okulare sind bei f/5 und besonders unter f/4,5 schon am Anschlag.

Eine sehr gute Gegenüberstellung findet man hier in der Abbildung unter Punkt C:
http://www.telescope-optics.net/newtonian_off_axis_aberrations.htm



Wenn dann noch die üblichen Verdächtigen, zB Kollimation nur bis zur Beugungsgrenze, und Obstruktionen von 30% und mehr, dazukommen, darf man als visueller Beobachter eher weichere Bilder erwarten.

Bei videografischer Beobachtung scheint der Einfluß eines kurzbrennweitigen Primärspiegels geringer zu sein, weil die "Fehlerquelle" Okular wegfällt. Eine hochwertige Brennweitenverlängerung wird vorausgesetzt.

Leuchtende Beispiele dafür sind die Ergebnisse von Torsten Hansen mit einem 200mm f/6 Newton, und Emil Kraaikamp mit einem Meade 250mm f/4,5 von 52° Breite aus: http://www.astrokraai.nl/viewimages.php?category=3

Einen Einfluß des Öffnungsverhältnisses auf das Seeing habe ich weder mit dem f/26 Kutter, noch mit dem f/12 Tetra, noch mit dem f/5 Newton feststellen können. Das haben Gerd und Michael auch überzeugend dargestellt.

So gibt es wahrscheinlich keinen grundlegenden Unterschied zwischen kurzen- und langen Brennweiten.

In der Praxis aber beobachte ich lieber mit langen Brennweiten!

Grüßle,

Guntram


Antwort von: Gerd-2
Gesendet am: 10.10.2010 13:35:43 Uhr
Beitrag:

Hallo Guntram,

Zitat:
Auf einer französischen Website habe ich einmal gelesen, daß, wenn Jupiter exakt in der optischen Achse eines f/4 Parabolspiegels platziert würde, schon der Äquatorrand des Planeten allein auf Grund der Koma gerade noch beugungsbegrenzt ( = Strehl 0,8)abgebildet würde. Die Qualität im restlichen Feld kann man sich denken.


na ja bei Jupiter mit sagen wir mal 45 Bogensekunden Durchmesser ist das nicht so.
Ich habs mal mit Oslo ermittelt.
Wenn das Teleskop auf der Achse vollkommen wäre und Strehl 1,0 hat ergibt sich bei einem f/4 Newton und einem Feldwinkel von 0,00625° (scheinbarer Radius Jupiter in °) ein Strehl von 0,998.
Das ist also wirklich bedeutungslos.
Für den Mond mit seinen rund 0,5° scheinbaren Durchmesser sieht das bei einem f/4 Newton allerdings völlig anders aus.



Zum Vergleich ein f/8 Newton sieht da erheblich besser im Feld aus.



Mit den Okularen hast Du natürlich recht, wenn wir da schon Sterne mit Schweif am Rand sehen bedeutet das ja das der Strehl bereits völlig im Keller ist.

Zitat:
Bei videografischer Beobachtung scheint der Einfluß eines kurzbrennweitigen Primärspiegels geringer zu sein, weil die "Fehlerquelle" Okular wegfällt. Eine hochwertige Brennweitenverlängerung wird vorausgesetzt.


Das liegt auch daran das eben genau die von Emil beschriebenen Schäfesprünge weitestgehend eliminiert werden können.
Da nehme ich ja sagen wir mal 2000 Bilder auf, jedes Bild hat durch den Seeingeinfluss einen etwas anderen Schärfepunkt aber von den 2000Bildern sind vielleicht 100 dabei wo der Schärfefunkt innerhalb der Wellenoptischen Schärfentiefe liegt, das Bild also scharf erscheint.
Diese 100 Bilder picke ich mir ja dann raus und hab dann nur noch mit anderen Seeingeffekten wie der Deformation des Planetenscheibchens zu kämpfen.
Die Schärfesprünge sind aber weitestgehend raus und deshalb ergibt sich ein erstaunlich gutes Ergebnis.

Grüße Gerd


Antwort von: Guntram
Gesendet am: 10.10.2010 16:57:02 Uhr
Beitrag:

Hallo Gerd.

Na, da hat mich wohl mein Gedächtnis und mein angejahrtes Französisch im Stich gelassen.
Danke für die Klarstellung!

Gruß,

Guntram


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