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 Brennweite im Maksutov

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Ü B E R S I C H T    
Corona78 Erstellt am: 07.11.2020 : 17:46:32 Uhr
Hallo,

mich würde interessieren wie sich der Lichtweg (Brennweite) im Maksutov zusammensetzt.

Wenn ich bei meinem Newton den Meterstab außen ansetze, kann ich die Brennweite vom Hauptspiegel zum Fangspiegel und von da aus zum OAZ schön nachmessen.

Mein kleiner Mak (127/1500) hat ca. 31 cm Baulänge. Summiere ich die Lichtwege von der vorderen Linse zum HS, den Weg vom HS zum aufgedampften FS und den Weg vom FS zum OAZ hinaus, komme ich niemals auf 1500 mm Brennweite. Wo liegt hier mein Denkfehler?

Schöne Grüße
Rainer
D I E    15   L E T Z T E N    A N T W O R T E N    (Neue zuerst)
quilty Erstellt am: 30.11.2020 : 15:44:07 Uhr
Hallo Gerd,
wenn das da schon vorher stand, dass also die Brennweite in beide Richtungen 8,1 m ist, habe ich das überlesen. Wollte ich wohl nicht glauben, kann ich aber zur Not mit leben.

Die Frage bleibt aber, ob der Meniskus nur aufweitet, weil der alle Strahlen, die nicht auf der Achse liegen, nach außen versetzt, oder ob er zusätzlich noch streut oder sammelt. Und ob es alle drei Möglichkeiten gibt oder nur eine davon sinnvoll ist. Außerdem, und das hängt damit zusammen, sind die Krümmungen vorn und hinten gleich, oder ist die Glasdicke überall gleich, und wenn ja, radial gesehen oder parallel gesehen? Der Meniskus soll ja die sphärischen Fehler des HS korrigieren, dabei scheint das Hauptelement eben dieser Versatz nach außen zu sein. Oder ist die zusätzliche (schwache) Linsenfunktion wichtig für die Korrektur?
Stimmst du mir denn zu, dass das Licht in deinem Beispiel am HS noch aufgeweitet ist, obwohl es hinterher irgendwann, oder nach 8,1 m konvergieren würde?
Gerd-2 Erstellt am: 24.11.2020 : 13:48:28 Uhr
Hallo Stephan,

Zitat:
Deine Sammellinse hat zB. auch zwei verschiedene Brennweiten, für beide Richtungen.

Ich habe das geraten mit den zwei verschiedenen Brennweiten, mit Gerds Programm wäre das leicht auszurechnen.



das kann man nicht nur leicht berechnen sondern das hatte ich ja auch extra schon gemacht da du ja der Logik meiner zuvor gemachten Aussagen nicht zugänglich warst.
Leider bist du offensichtlich dem glasklaren Ergebnis der Berechnungen auch nicht zugänglich und behautest dreist das Gegenteil.
Wie gesagt die Berechnung ergab in dem von mir gebrachtem Beispiel einer Meniskuslinse mit jeweils 120mm Krümmungsradius und 10mm Dicke eine Brennweite von +8128mm.
Und zwar in beiden Fällen, also bei vorn liegender konkaver Fläche genauso wie bei vorn liegender konvexer Fläche.
Das ist eine glasklare Aussage die keinerlei Fragen öffen lässt, es ist ein FAKT.
Anscheinend hast du aber deine eigenen alternativen Fakten die auf deiner Phantasie beruhen.

Zitat:
Ich habe das geraten mit den zwei verschiedenen Brennweiten,


Und deine Vorstellungen stellst du dreist über wissenschaftliche Berechnungen.
An der Stelle besteht dann leider keine sachliche Diskussionsgrundlage mehr.
Und wie Holger schon sagte wirst du da wohl mit dir selber diskutieren müssen.
Leuten die ihre Aussagen auf wissenschaftlicher Grundlage treffen wird es irgendwann zu albern deinen hanebüchenen Unfug weiter zu diskutieren.

Grüße Gerd
tbstein Erstellt am: 24.11.2020 : 11:39:53 Uhr
Hallo,

lt. Wikipedia ist die Definition der Brennweite aber nicht Abstand der Linse zum selbigen, sondern Abstand der Hauptebene der Linse zum Brennpunkt. Die Hauptebene der Meniskuslinse liegt eben nicht Mittig zur Linsengeometrie. Deswegen ist die Brennweite, bzw der resultierende Abbildungsmaßstab in beide Richtungen aber trotzdem gleich. Bei komplizierteren optischen Systeme wirds diesbezüglich noch unübersichtlicher, dann kann man die effektive Brennweite nur über den Abbildungsmaßstab bestimmen. Es tut aber wahrscheinlich nicht viel zur Sache, so ein optimiertes Maksutov-Design lässt sich in jedem besseren Optikdesignprogramm berechnen, aber nur richtige "Fachleute" verstehen, was das Programm eigentlich genau macht. Ist eigentlich nicht schlimm, man sollte aber schon respektieren, dass manche Dinge etwas komplizierter sind und wenn man sich Mühe gibt, kann man vieles auch Verstehen.

Gruß Tino
Cleo Erstellt am: 24.11.2020 : 11:12:46 Uhr
Hallo quilty,
Zitat:
Aber die Definition ist hier eindeutig, nämlich Abstand zwischen Linse und Brennpunkt.
Nein, das ist nicht die Brennweite.

Gruß, Holger
quilty Erstellt am: 24.11.2020 : 10:59:26 Uhr
Zitat:
Deine Sammellinse hat zB. auch zwei verschiedene Brennweiten, für beide Richtungen.

"Nur wenn man seine eigene Definition von Brennweite verwendet."

Ist das tatsächlich so?
Ich habe das geraten mit den zwei verschiedenen Brennweiten, mit Gerds Programm wäre das leicht auszurechnen. Aber die Definition ist hier eindeutig, nämlich Abstand zwischen Linse und Brennpunkt. Und weil das Licht von der hohlen Seite erst aufgeweitet wird, finde ich zunächst mal logisch, dass es auch länger braucht, um wieder zu konvergieren. Hier geht es nicht um Sichtweise sondern um Lichtrichtung.
Cleo Erstellt am: 23.11.2020 : 12:07:11 Uhr
Hallo Gerd,

ich bewundere Deine Geduld.

Hallo quilty,
Zitat:
1. Wenn das Lichtbündel aufgeweitet wird, ist das für mich eine Streulinse, auch wenn das Bündel dann irgendwann, weit hinter dem HS in einem Punkt konvergiert.
Klar kannst Du Dir hier Deine eigenen Definitionen basteln. Wundere Dich dann aber nicht, wenn Du bald nur noch mit Dir selbst diskutierst.
Zitat:
Deine Sammellinse hat zB. auch zwei verschiedene Brennweiten, für beide Richtungen.
Nur wenn man seine eigene Definition von Brennweite verwendet.

So führt das zu nix...

Viele Grüße, Holger

quilty Erstellt am: 23.11.2020 : 11:30:52 Uhr
Hallo Gerd,
es hängt momentan an zwei Dingen. Wo habe ich deine Zeichnung falsch verstanden, ob exakt oder Skizze?
1. Wenn das Lichtbündel aufgeweitet wird, ist das für mich eine Streulinse, auch wenn das Bündel dann irgendwann, weit hinter dem HS in einem Punkt konvergiert. Du sagst, die Linse sammelt, weil sie irgendwann das Licht bündelt. Was richtig ist, weiß ich nicht, aber können wir uns wenigstens darauf einigen, dass das Lichtbündel am HS durch den Meniskus aufgeweitet ist, auch, wenn er irgendwo hinter dem HS konvergieren würde? Deine Zeichnung bildet dann auch nach deiner Definition nicht ab, was wir in unserem Mak eingebaut haben, denn von diesem Meniskus sagtest du ja, er sei schwach streuend.

"Selbstverständlich wird der Strahl bei vorn liegender konkaver Fläche nach passieren selbiger aufgeweitet, er divergiert.
Was aber zählt ist was unterm Strich rauskommt also wie verhält sich der Strahl nach passieren der ganzen Linse also auch der konvexen Fläche und da konvergiert er.
Unterm Strich ergibt sich bei 2 gleichen Krümmungsradien also immer ein konvergenter Stahlenverlauf mit positiver Brennweite und darum ist es eine Sammellinse."

Das hatte ich schon zweimal bestätigt. Und ich finde gut, dass du dieses Programm anwendest, das mir nicht zur Verfügung steht. Ich konnte nämlich an meiner eigenen Zeichnung eines Meniskus mit zwei gleichen Krümmungen direkt erkennen, dass er in der Mitte dicker ist, aber:

Was heißt denn hier unterm Strich? Beim Hauptspiegel ist das Lichtbündel nach deiner Zeichnung noch immer aufgeweitet! Warum zählt das nicht? Deine Sammellinse hat zB. auch zwei verschiedene Brennweiten, für beide Richtungen.
2. Du suchst an falscher Stelle. Ich guck doch nicht in einem Fachartikel von Wiki, wenn ich richtiges Deutsch suche! Meine Erfahren bei solchen Fachleuten sind hier einfach nicht so gut, natürlich könnten auch sie sich passend ausdrücken, aber das tun sie leider selten. Und die Reihung von Adjektiven mit Bindestrich meint eben genau das, was ich geschrieben habe, du kannst in einem Satz keine zwei Wörter an gleiche Stelle setzen, wenn sie auch gleichwertig gemeint sind. Genau dafür gibt es den Bindestrich, welcher natürlich noch weitere Funktionen haben kann. Und weil so viele nicht willens oder unfähig sind, sich klar auszudrücken, braucht es so Bildchen. So ein falscher Bindestrich kommt doch schon automatisch durch die Textverarbeitung, wenn ihr das lange Wort nicht passt. Aber die Leute, die Word programmieren sind auch keine Deutschkoryphäen. Denk nur mal an den Unfug, der hierzulande mit dem Apostroph getrieben wird!

Was ich noch immer gerne wüsste, ist in unserem Mak eine konvexkonkave, eine konkavkonvexe Linse eingebaut, oder ein Meniskus, welcher nur streut, weil er das Licht nach außen versetzt, welcher also gar keinen Brennpunkt hat. Und, für Fortgeschrittene, wie muss dann bei gegebener Brechzahl das Verhältnis der Krümmungsradien und Dicke bei letzterem sein?

Und ob die Frage von Corona78 beantwortet ist. Und warum 78? wir haben 2020
Gerd-2 Erstellt am: 23.11.2020 : 02:31:26 Uhr
Hallo Stephan,

Zitat:
ich sehe nicht, wo es hängt.


ich sehe schon wo es hängt, nämlich an deiner falschen Interpretation der Zeichnung.
Meine Zeichnung ist keine Skizze, es ist eine exakte Computergenerierte Zeichnung exakt für die Meniskuslinse die ich eingegeben habe und die ist selbstverständlich auch maßstäblich.

Zitat:
Da ist zu sehen, dass das parallele Lichtbündel, das von links kommt, zunächst aufgeweitet wird,


Selbstverständlich wird der Strahl bei vorn liegender konkaver Fläche nach passieren selbiger aufgeweitet, er divergiert.
Was aber zählt ist was unterm Strich rauskommt also wie verhält sich der Strahl nach passieren der ganzen Linse also auch der konvexen Fläche und da konvergiert er.
Unterm Strich ergibt sich bei 2 gleichen Krümmungsradien also immer ein konvergenter Stahlenverlauf mit positiver Brennweite und darum ist es eine Sammellinse.

Zitat:
Also z.B. 2 cm rechts neben der Linse ist das Bündel aufgeweitet, zerstreut, oder etwa nicht?


Nein eben nicht, nach passieren der Linse also selbstverständlich auch 2cm nach der Linse ergibt sich ein konvergenter Stahlenverlauf!
Das erkennt man auch schon glasklar an der Zeichnung. Auch wenn ich den Strahlverlauf nicht bis zum Fokus dargestellt habe.

Zitat:
Klarer als auf deinen selbst verfertigten Zeichnungen kann es doch nicht sein!


Ja eben und darum sollte klar sein das es egal ist ob die konkave oder die konvexe Fläche vorn liegt, nach passieren der Linse liegt in beiden Fällen ein konvergenter Stahlenverlauf mit positiver Brennweite vor.
Das ist exakt durchgerechnet und damit ohne jeden Zweifel ein Fakt.

Zitat:
Oder anders rum, denn auch hier, wei beim Maksutov, entscheidet offenbar die Richtung :-) .................................................. Konvex-konkav stellt beide Eigenschaften, last not least gleichwertig nebeneinander, wogegen konvexkonkav konkav ist.

So steht es nirgends.
Ob eine Meniskuslinse eine Sammellinse ist oder zerstreut hängt davon ab ob der konkave oder der konvexe Krümmungsradius größer ist. So wie ich das schon geschrieben hatte und so findet man es auch im Netzt.

https://de.wikipedia.org/wiki/Linse_(Optik)#Sph%C3%A4rische_Linsen



Zitat Wiki

In beiden Gruppen gibt es Linsen, die sowohl eine konkave als auch eine konvexe Fläche besitzen. Solche Linsen dienen oft zur Korrektur von Abbildungsfehlern in optischen Systemen mit mehreren Linsen. Es sind Sammellinsen, falls die konvexe Fläche stärker gekrümmt ist, oder Zerstreuungslinsen, falls die konkave Fläche stärker gekrümmt ist. Ursprünglich hießen nur erstere[5] Meniskuslinsen (von griech. #956;#951;#957;#943;#963;#954;#959;#962; m#275;nískos, Möndchen), während letztere heute als negative Menisken bezeichnet werden.

Grüße Gerd
quilty Erstellt am: 22.11.2020 : 12:26:27 Uhr
Hallo Gerd,
ich sehe nicht, wo es hängt. Jetzt hast du selbst son schönes Bild gemacht, nehmen wir das obere. Ich kann nicht erkennen, ob die Linsenkrümmungen konzentrisch sind, aber ich nehme mal an die Skizzen sind maßstäblich. Da ist zu sehen, dass das parallele Lichtbündel, das von links kommt, zunächst aufgeweitet wird, wogegen ein Strahl im Zentrum unversetzt durchgeht. Also z.B. 2 cm rechts neben der Linse ist das Bündel aufgeweitet, zerstreut, oder etwa nicht? Ich nehme an, die 0,00615 ist die Neigung, mit welcher der Strahl links weitergeht, also 5 cm auf 8 m Länge. Wenn der Versatz nach außen 3 mm beträgt, müsste er nach 0,3 x 800/5 also ca. 48 cm kompensiert sein. (Radius Meniskus geschätzt 5 cm). Und du sagst selbst, die Dicke des Glases ist hier entscheidend, nämlich genau aus dem Grund, weil sie auch über die Brennweite der Linse entscheidet und vor allem, ob nach 30 cm das Licht zerstreut oder gebündelt ist.
Aus deinen Daten scheint hervorzugehen, dass beide Flächen dieselbe Krümmung haben. Komisch, ich hab mir das mal aufgezeichnet mit dem selben Topf als Krümmung in ähnlicher Größenordnung, und da konnte ich eindeutig, wie schon geschrieben erkennen, dass die Linse in der Mitte dicker ist. Sie also das Licht gebündelt bricht. Aber eben, wie auf deinen Zeichnungen schön zu sehen zunächst zerstreut, wenn das Licht von der hohlen Seite kommt. Und dass eben bei kleinen Krümmungsdifferenzen und dickem Glas es sehr wohl entscheidet, in welcher Richtung und ab welcher Entfernung der Meniskus das Licht sammelt, wenn das Licht von der hohlen Seite kommt. Klarer als auf deinen selbst verfertigten Zeichnungen kann es doch nicht sein!

Ja, und natürlich kann ich auch gugeln, manchmal. Da hab ich gefunden, dass Menisken Linsen sind, die auf einer Seite hohle und auf der anderen erhabene Flächen haben. Das war auch mal meine Frage. Also wenn sie konvex-konkav sind. Oder anders rum, denn auch hier, wei beim Maksutov, entscheidet offenbar die Richtung :-) je nachdem, welche Eigenschaft zuerst genannt wird, ist der Meniskus eine Sammel-oder Zerstreulinse. Ist sprachlich aber nicht korrekt: Konvex-konkav stellt beide Eigenschaften, last not least gleichwertig nebeneinander, wogegen konvexkonkav konkav ist. Aber Ingenieure müssen nicht Deutsch können, sollten sie aber, viele Normen wären verständlich, oft zum ersten mal auch für die Autoren selbst.
Gruß
Stephan
Gerd-2 Erstellt am: 21.11.2020 : 19:47:10 Uhr
Hallo Stephan,

Zitat:
du ignorierst, dass das Licht, das von der hohlen Seite kommt, zunächst nach außen versetzt wird.


nein das ignoriere ich nicht.
Es spielt nur keine Rolle ob zuerst die zerstreuende optische Fläche kommt und dann die Sammelnde oder umgekehrt. Was zählt ist nur was unterm Strich also nachdem das Licht beide Flächen passiert hat herauskommt und das ist in beiden Fällen das Gleiche.
Es wäre auch völlig unlogisch wenn es anders wäre.
Wenn du der Logik nicht folgen kannst hilft nur die Sachen exakt durchzurechnen.
Das hatte ich dir ja im vorhergehenden Beitrag schon empfohlen.
Heutzutage gibt es Programme mit denen sowas sehr einfach ist.
Hier eine Meniskuslinse mit jeweils 120mm Krümmungsradius und 10mm Dicke.
Die Brennweite beträgt + 8128mm.
Und zwar völlig egal ob die konkave oder die konvexe Seite zuerst kommt.




Grüße Gerd
quilty Erstellt am: 19.11.2020 : 08:43:36 Uhr
Gerd,
du ignorierst, dass das Licht, das von der hohlen Seite kommt, zunächst nach außen versetzt wird.
Gerd-2 Erstellt am: 18.11.2020 : 03:02:47 Uhr
Hallo Stephan,

Zitat:
Das kommt auf die Richtung an. Wenn die hohle Seite wie bei meinem Mak außen ist, streut die Linse zunächst das Licht.


wenn beide Krümmungsradien gleich sind ergibt sich immer eine positive Brechraft der Meniskuslinse.
Welche Seite vorn liegt ist hier egal. Es wäre ja auch ein Unding wenn eine Sammellinse plötzlich zur Zerstreuungslinse würde nur weil man sie anders rum hält.
Die Brennweite bleibt immer gleich und wenn diese positiv ist dann bleibt sie das auch wenn die Linse anders rum im Strahlengang steht.
Wer es nicht glaubt, heutzutage gibt es moderne Raytracing Programme.
Einfach mal selber ausprobieren.

Zitat:
Vielleicht lässt sich hier eine Dicke finden, abhängig von der Brechzahl des Glases, welche die parallelen Strahlen nur nach außen versetzt.


Mit 2 gleichen Krümmungsradien geht das nicht da wie gesagt dann immer eine positive Brechkraft vorliegt und diese nimmt mit der Dicke der Linse zu.
Man kann aber selbstverständlich beide Krümmungsradien und die Dicke so aufeinander abstimmen das die Brechkraft 0 wird.

Allerdings wenn man nur ein optisches Fenster ohne Brechkraft benötigt kann man ja auch gleich eine planparallele Glasplatte verwenden.

Grüße Gerd
quilty Erstellt am: 17.11.2020 : 22:05:38 Uhr
Das kommt auf die Richtung an. Wenn die hohle Seite wie bei meinem Mak außen ist, streut die Linse zunächst das Licht. Und je dicker das Glas desto stärker.
Wollte das gerade aufzeichnen, warum der Meniskus das Licht von der hohlen Seite zerstreut, und beim Zeichnen merkte ich, dass das vom Abstand zur Linse abhängt. Zunächst zerstreut sie, aber das parallele Licht wird von der Innenseite etwas stärker gebrochen und leicht geneigt, so dass der Versatz nach außen bald kompensiert ist, da fragt sich, wo. Dabei ist mir auch aufgefallen, dass bei gleichem Krümmungsradius der Meniskus nicht überall gleich dick ist, sondern eben in der Mitte am dicksten, wie bei einer Sammellinse :-). Überall gleich dick (in radialer Richtung) ist der Meniskus, wenn Innen- und Außenkrümmung konzentrisch sind. Vielleicht lässt sich hier eine Dicke finden, abhängig von der Brechzahl des Glases, welche die parallelen Strahlen nur nach außen versetzt. Das war meine tempöräre Idee, aber wahrscheinlich ist dieser Meniskus einfach ein ganz verzwicktes Ding, ein Wunderding mit vier entscheidenden Eigenschaften, Krümmung vorn, Krümmung hinten, Dicke und evtl. Krümmung Fangspiegel.
Gruß
Stephan
Gerd-2 Erstellt am: 17.11.2020 : 13:41:36 Uhr
Hallo Stephan,

Zitat:
Übrigens würde schon eine konvex-konkave Linse mit gleichem Krümmungsradius vorn und hinten leicht zerstreuen, daher meine Frage.


mit gleichen Krümmungsradien hat sie bereits positive Brechkraft, wäre also eine Sammellinse. Wie stark die Brechkraft hier ist hängt auch sehr von der Dicke der Meniskuslinse ab.
Wie ich in einem Beitrag weiter oben schon einmal schrieb sind alle 3 Parameter wichtig, beide Krümmungsradien und die Dicke der Meniskuslinse.

Grüße Gerd
quilty Erstellt am: 16.11.2020 : 23:04:04 Uhr
Das scheint zu stimmen. Danke Gerd, ich glaub ich hab alles zusammen.
Ich hab den Meniskus auch nicht erfunden, glaube aber dass konvex-konkave Linsen so genannt werden. Übrigens würde schon eine konvex-konkave Linse mit gleichem Krümmungsradius vorn und hinten leicht zerstreuen, daher meine Frage.
Gruß
Stephan

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