Optik - Grenzwerte

  • Hi alle,


    bevor ich zur eigentlichen Frage komme: ich habe ja meinen 8"er f/7.3 verspiegelt zurück und bin von seiner Leistung in der Naturbeobachtung begeistert. Jedenfalls schlägt er meinen 102/1400 Maksutov ganz deutlich. Ok, ich weiß dass das der Vergleich Newton/Mak hinkt und überdies nichts über die astro-Beobachtung aussagt, aber der Sterntest kommt ja noch.


    Da ich nun das Tool ebenfalls zu einem Spiegel umarbeite und ich gerne experimentiere, habe ich mir u.a. Gedanken über interessante Spielchen gemacht. Warum sollte ich beispielsweise keinen f/15 schleifen? Ich müsste zwar mit Leiter beobachten, hätte aber 3000mm Brennweite, was in einer extrem hohen Vergrösserung bei ebenso extrem kleinem Gesichtsfeld resultieren würde. Es stellt sich mir die Frage, wo hier die Grenzen sind. Es ist mit Sicherheit so, dass es nicht möglich ist, einen f/25 zu schleifen mit 5000mm Brennweite, damit ich dann mit meinem 5er Nagler 1000fache Vergrösserung habe. Einen ähnlichen Effekt habe ich ja schon mit meinem Mak: 280fach ergibt bereits flaue Bilder, trotz Nagler-Okular. Die Hauptoptik müsste eine Vergrösserung vom 5fachen ihres Durchmessers in mm realisieren, was bekanntermassen nicht geht. Wo aber sind die Grenzen im Bezug auf die Spiegelgüte?


    Nun die konkrete Frage:
    Wie kann ich die Extremwerte berechnen, wenn ich einen Strehl von ca. 0.9 voraussetze, den ich ja ungefähr realisiert habe?


    Oder andersherum:
    Wenn ich unbedingt f/12,5 erreichen möchte, habe ich eine Brennweite von 3000mm. Wie exakt muß der Spiegel sein, damit die Vergrösserung vom 2,5fachen des Durchmessers der Hauptoptik noch scharf wird, ich also das 5mm Okular sinnvoll zum Einsatz bringen kann und die Vergrösserung maximal ausschöpfe?


    Zusatz: ich klebe nicht an der Vergrösserung, ich weiß, dass ein großes Gesichtsfeld für viele Dinge viel wichtiger ist. Im Urlaub beispielsweise konnte ich mit meinem Mak die Plejaden selbst im 30mm Okular nicht vollständig sehen, was die Beobachtung fast völlig entwertete. In diesem Thread geht es mir aber um die Extrem-Ermittlung nur in Punkto Vergrösserung.

  • Hi Jörg,


    bei der ganzen Rechnerei ist zu beachten, daß die maximal sinnvolle Vergrößerung 2x die Öffnung in mm ist. Somit ist es nicht verwunderlich, daß Dein Mak bei 280x mit 102mm Öffnung nur noch flaue Bilder zeigt. Da hilft auch kein Nagler mehr... Ob man auch die Vergrößerung der 2fachen Öffnung wirklich nutzen kann, hängt vom Himmel (Seeing) ab. Ich denke es ist schwer da exakte Grenzen anzugeben.


    Ciao,
    Martin

  • Hi Martin,


    das mit der zweifachen Öffnungsregel ist mir bekannt. Bekanntermassen geben aber bereits dies nur qualitätiv recht gute Optiken her. Das mein Mak flaue Bilder hergibt, weil ich fast das dreifache erzeuge ist mir klar. Es geht mir um den Faktor: Welche Qualität erlaubt 2fache Vergrösserung des Hauptoptikdurchmessers bei einem Newton?


    Und weiterhin: kann man mit sehr hoher Qualität mehr erzielen?


    Das Wetter, Beobachtungsort usw. bei solchen Grenzgängen in allen Punkten optimal sein müssen ist klar.

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">kann man mit sehr hoher Qualität mehr erzielen?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Nein.
    Die Physik der Beugung kann man nicht außer Kraft setzen. Nur mit kürzeren Wellenlängen etwas hinausschieben. Aber wer hat UV-empfindliche Augen?


    Was das Öffnungsverhältnis betrifft: je länger es ist, desto geringer sind die Anforderungen für eine Abbildungsqualität nahe der Beugungsgrenze. Ein Spiegel 8" f/12,5 kann so mit einer Korrektur von 0-100% noch als beugungsbegrenzt gelten, bei f/5 sind es so geschätzt noch 90-110% der errechneten Korrektur.

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: JoergB</i>
    <br />Hi Martin,
    Welche Qualität erlaubt 2fache Vergrösserung des Hauptoptikdurchmessers bei einem Newton?


    Und weiterhin: kann man mit sehr hoher Qualität mehr erzielen?


    Das Wetter, Beobachtungsort usw. bei solchen Grenzgängen in allen Punkten optimal sein müssen ist klar.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo,
    Wenn du der Hauptspiegel vergrößerst, dann bekommst du auch eine höhere Auflösung . Hohe Qualität der Optik und auch der Streulichtabschirmung ist Voraussetzung um überhaupt in den Bereich der Grenzwerte zu kommen. Bei 400mm Öffnung kommst du auf 800 fache Vergrößerung, das geht natürlich nur wenn das Seeing das zulässt.


    Aber um auf dein 200mm Projekt zurückzukommen: Ich würde die Brennweite nicht größer als 200-240cm machen, mehr bringt dann nur noch Probleme und nicht mehr Vergrößerung. Der Vorteil so eines langen Gerätes ist, daß man mit 10mm Okular schon auf 200-240 fache Vergrößerung kommmt, mit 5mm auf 400fach und das ist wesentlich entspannter als bei 100cm Brennweite und 2,5 mm Okular .
    Grüße Marty

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Ullrich</i>
    <br />


    Was das Öffnungsverhältnis betrifft: je länger es ist, desto geringer sind die Anforderungen für eine Abbildungsqualität nahe der Beugungsgrenze. Ein Spiegel 8" f/12,5 kann so mit einer Korrektur von 0-100% noch als beugungsbegrenzt gelten, bei f/5 sind es so geschätzt noch 90-110% der errechneten Korrektur.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Hallo,
    Die Toleranzen bezüglich der Korrektur in Prozent werden größer das stimmt, aber Wellenfrontfehler bleibt ein Wellenfrontfehler. Du kannst zwar einen Kugelspiegel verwenden, aber wenns kein perfekter Kugelspiegel ist, bekommst du ein schlechtes Bild. Zonen oder eine TDE wirkt sich eben so aus wie bei kurzer Brennweite.
    Grüße Martin

  • Hi Tom,


    schon klar. Ich experimentiere halt trotzdem gerne. Es sind einfach Überlegungen, die meinem massiven Halbwissen entspringen. Daher stelle ich sie zur Diskussion, bevor ich weiter möglicherweise unnütz Gehirnschmalz verbrenne.


    Eine massive Vergrösserung interessiert mich allerdings tatsächlich. Und zwar vorrangig an:
    - Mond
    - Saturn
    - Jupiter
    - Doppelsternen die sehr eng stehen


    Gerade bei den ersten drei Objekten kann ich mich eh nie satt schauen und würde beim Beobachten immer gerne noch einen draufsetzen können. Dieses Gefühl wird aber vermutlich immer bleiben... [:)]


    Damit keine Mißverständnisse entstehen: mein zweiter 8"er soll irgendwo zwischen f/4 und f/5 sein, damit sich die Schwierigkeit erhöht und ich sehe ob ich den Spiegelschliff an kleinen Optiken nun einigermassen kann oder nicht.

  • Hallo Sternfreunde,


    an der Stelle möchte ich mich auch einmal einmischen,weil es um eine
    grundlegende Sache geht,die vor allem bei Einsteigern immer wieder
    für Verwirrung sort.


    Wie Ullrich ja schon angemerkt hat ist die Beugung des Lichtes das
    Stichwort.Ein Stern wird nicht als mathematischer Punkt,sondern als
    kleines (Beugungs-)Scheibchen abgebildet.
    Ab einer Austrittspupille von 0,7mm an zu noch höheren Vergrößerungen
    wird der Stern als kleiner Fleck dargestellt,noch weitere Vergrößerung
    bewirkt lediglich eine Vergrößerung des Flecks.


    Genauso kann nun ein flächiges Objekt wie eine Planetenscheibe nicht
    weiter aufgelöst werden als bis zur Auflösungsgrenze des Objektives,
    die vom Durchmesser der Optik abhängt.


    Weiteres hochvergrößern bewirkt nur eine größere sowie lichtschwächere
    Darstellung des Planeten.Die erwähnte 0,7mm AP erreicht man bei einem
    200mm Spiegel bei 285x ,also etwa bei den 300x die als Faustformel
    D x 1,5 für eine gute Optik immer genannt wird,was leichter zu rechnen
    ist als D(mm) : 0,7 .Wenn Dx2 genannt wird so sollte man dazu sagen,
    daß das nur für Objekte mit sehr hohem Kontrastumfang sinnvoll sein
    kann,wie etwa dem Paradebeispiel Mond oder auch abgeschwächt für die
    Saturnringe.
    Auch dort wird natürlich keine höhere Auflösung erzielt,aber die größere
    Darstellung ermöglicht es gerade Einsteigern häufig die Details etwas
    leichter wahrzunehmen.Die Helligkeit und der hohe Kontrastumfang des
    Mondes ermöglichen die größere Skalierung,ohne daß damit ein durch
    sinkende Helligkeit und unter die Schwelle sinkendem Kontrast
    einhergehender Detailverlust auftritt wie etwa bei der Jupiterbeobachtung.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">kann man mit sehr hoher Qualität mehr erzielen?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Nein.Das gesagte gilt bereits für sehr hohe Qualität.Die allerhöchste
    Qualität hat keinen Vorteil in Bezug auf die Auflösung.
    Bei erstklassigen Bedingungen (Objekt für mehrer Sekunden ruhig im Okular)
    kann eine absolute Spitzenoptik an schwachkontrastigen Details wie
    den Jupiterbändern eine etwas bessere Kontrastwiedergabe gegenüber
    einer "nur" beugungsbegrentzten Optik haben.
    Das setzt aber vorraus,daß das "Umfeld" dieser Optik auch erstklassig ist:
    Guter wackelfreier Fokussierer,Streulichtunterdrückung durch Blenden
    und Schwärzung,100%ige Kollimation,erstklassige Okulare,versierter
    Beobachter.


    Ganz allgemein gesprochen gibt es die Tendenz im Einsteigerbereich
    schwachsinnig hohe Vergrößerungen zu versprechen,besonders bei ebay-
    Angeboten,aber durchaus auch im Teleskopversandhandel.
    Da gibt es aber keine besonders gute Qualität der Teleskope,sondern
    eher eine schlechte Qualität des Ladens [}:)]


    MfG,Karsten

  • Hi Karsten,


    ok, zur Kenntnis genommen. Damit habe ich ja eine schöne, klare Richtlinie:
    - D x 1,5
    In besonderen Fällen, unter besten Gesamtbedingungen:
    - D X 2.

  • Karsten,


    meine Erfahrung mit kleinen, aber guten Optiken ist, dass auch eine AP &lt; 0.5 mm (bis min. 0.3 mm) - insbesondere bei Doppelsternen - noch eine 'förderliche' Vergrößerung darstellt.


    Bei Planeten sind wir uns 'einig'. [^]


    Vieles hängt ja auch dabei vom persönlichen Geschmack und Wahrnehmungvermögen ab.


    Beste Grüße
    Stefan


    http://www.astromeeting.de

  • Hallo Stefan,


    ja,Doppelsterne mit ihrem hohen Kontrastumfang (Stern hell,Himmel Schwarz)
    sind auch eine besondere Situation,das vergaß ich noch zu erwähnen.


    MfG,Karsten

  • Hi Jörg,
    die max. förderliche Vergrößerung ist nach den vielen Diskussionen die ich schon miterlebt habe weitgehend Glaubennsache. Als "Richrtwert" würde ich 0,5 bis 1 mm AP annehmen. Man verpasst nichts, wenn man anstatt 0,7 mm AP mit 0,9 mm beobachtet. Mir persönlich reichen für Planeten 0,8 mm AP, falls das seeing stimmt. Bei einem 8" wären das 250x (Vergrößerung = Objektivdurchmesser/AP).


    Zum Thema "Langnewton" folgendes:
    1. Es wäre ein Spezialgerät besonders für Planetenbeobachtung.
    2. Dabei spielt aber die Mechanik und Beobachterposition ganz entscheidend mit. In verkramfter Haltung auf einer Leiter bei wackliger Montierung, da kannst Du feine Planetendetail vergessen.


    Ich hab zu diesem Zweck ein 10" f/12 Newton liegend mit Coelostat gebaut. Funktioniert ausgezeichnet und ist vor allem sehr wackelfrei und man kann ohne Sitzpositioswechsel stundenlang einen Planeten beobachten. Leider spielt das bodennahe seeing unangenehm mit. Das ist also auch noch nicht das Gelbe vom Ei. Wenn ich mir vorstelle solch eine Röhre einigermaßen stabil und gleichzeitig fein beweglich aufzustellen, krieg ich glatt das sausen, d. h. ich lass es sausen...
    Gruß Kurt

  • Hi Kurt,


    vielen Dank für deine anregenden Gedanken, bzw. Erfahrungen aus der Praxis!


    Klar, deinen Coelostaten habe ich glatt vergessen...Und das mit dem Aufwand habe ich mir auch so vorgestellt, es müsste quasi eine fast gleichermassen aufwendige Mechanik her wie für meinen 15"er.


    Ich muß nun zugeben noch weiter gesponnen zu haben: als ich meinen 12"er aufgab und den 8"er fertigte, da nahm ich 'Mülleimer' (weißt schon, das improvisierte Provisorium eines Dobson) zum Testen her. Dabei viel mir auf, dass da nicht so viel geändert werden musste. Der Endspinngedanke ist nun, ein Provisorium zu bauen, das von meinetwegen 6-Zoll bis 18-Zoll (oder irgendwo dazwischen oder darüber) Spiegel aufnehmen kann und Sterntests gemacht werden können. Da unbedampfte Spiegel ja schon einiges hergeben, stände ungewöhnlichen Tests nichts mehr im Wege.

  • Hi,Kurt
    Ab wann spielt bodennahes Seeing keine Rolle mehr ?[:D]
    dann stellt du dir zwei Pyramidensockel aus Beton her die dann ,wieviel ? Meter über Boden ragen[;)]
    Ein APQ soll man angeblich bis zum dreifachen Durchmesser ohne Abstriche vergrößern können,zBp. 130 APQ bis 390x
    (==&gt;)JoergB:Also ein excellenter 8"Newton ala Zeiss od. Lomo bis 600x-da brauchste bei f 15 auch schon ein 5 mm okular ,bei f 25 ein f 8,3 Okular, bei 400x 6mm Okular bei f 15 und f 25(von Beobachtungskomfort ganz zu schweigen[xx(]) 12,5 mm Okular
    ich vergrössere auch gern bis 340x bei Planeten(Saturn,Mars[:p])ab Seeing 7/10-seh zwar nicht mehr,kann aber entspannter gucken und beeindruckt mehr wegen der Größe[^]
    ein Refraktor 8-10"f25(weitgehends farbfehlerfrei[:p])stellt aber mechanische,bauliche u. finanzielle Kraftanstrengungen dar[:0][:o)]

  • N'Abend allerseits,
    Es paßt zwar nicht ganz hierher, aber vielleicht an der Stelle mal zum Thema <i> die absolute
    machbare Maximalvergrößerung am suuuuper Abend (weit jenseits der Beugungsbegrenzung) ist
    ja bekanntlich <b> Geschmackssache </b> </i>, eine eher ernüchternde alternative Ansicht
    aus dem Suiter, die mir dazu immer einfällt:


    [...]
    The human eye is not even close to diffraction limited. An eye with a 3mm iris opening
    (typical during daylight) can theoretically resolve lines seperated by 0.6 arcminutes,
    but a person who resolves only 1 arcminute apart is deemed to have excellent vision.
    How can we test telescopes to the diffraction limit through such an imperfect apperture?
    In fact the answer to the paradox is quite simple. Angular errors in the instrument
    are magnified until they are bigger than errors in the eye. Once the seperation between
    the finest possible detail have been magnified beyond 5 arcminutes (1/6 of a full-moon
    diameter), aberations in the telescope begin to dominate aberrations in the eye.
    A 1-inch aperture should resolve lines by 0,092 arcminutes, so sufficient image size
    is reached by 5/0,092 ~= 50 power/inch (20 power/cm).
    Somewhere beyond this magnification, even perfect telescopic images begin to become fuzzy.
    Ironically, some people boast about telescopes that can "withstand more than 100power/inch"
    (40 per cm). What they don't realize is that they're not bragging about their telescopes.
    They are inadvertendly admitting the poor quality of their own visual acuities. [...]
    (Suiter first edition (fifth printing) p240 bottom)



    &gt; in APQ soll man angeblich bis zum dreifachen Durchmesser ohne Abstriche vergrößern können,
    &gt; zBp. 130 APQ bis 390x


    Tja Marc, wenn man das immer so liest, dann hat es schon irgenwie was grausam Ironisches, wenn einer, der seinen APQ 130 an einem sehr sehr guten Abend gewinnbringend "nur" bis 260-300x treiben kann, eigentlich der objektiv zufriedenere Mensch sein sollte...
    Vielleicht sollte man's denen mal stecken ?!?! [;)]
    Gruß,
    Mario

  • Hallo Jörg,
    zu Deiner ursprünglichen Frage nach den Grenzen (des Öffnungsverhältnisses) fand ich im Buch von ROLF RIEKHER, dass BERNHRDT SCHMIDT ca. 1905 in Mittweida eine Horizontalspiegelanlage mit einem Spiegel von 31 cm Durchm. und 30 m (!) Brennweite gebaut hatte.
    Nach Mondexperte FAUTH sollen die damit gemachten Mondfotos die Qalität von Yerkes-Aufnahmen erreicht haben.
    (Bei Bedarf bzw. Zweifel am Zitat kann ich Kopie der Buchseite nachreichen.)


    Den Sinn von f/100 möchte ich nicht bewerten, nehme aber an, dass er <u>damals</u> in den Fotomaterialien zu finden war. Und in den Okularen.


    es grüßt Lutz

  • Hi Lutz,


    Hochinteressant!! Und genau sowas meinte ich, sich Gedanken über solche Versuche zu machen ist einfach spannend.


    Horizontalspiegelanlage. Ich nehme an, dass es sich um eine ähnliche Konstruktion wie den Coelostaten von Kurt handelte, nur länger. Nachdem die Pfeilhöhe bei einem 300mm Spiegel f/100 nur 0,1875mm ist, könnte man ja über einen Test mit einem unverspiegelten oder selbstverspiegelten Spiegel nachdenken. Passend zu Kurts Planspiegel der einen 250mm Spiegel versorgen kann ist die Pfeilhöhe nur noch 0.15625mm.


    Kurt: Hast Du Interesse?

  • Hallo Jörg,


    mag ja nett sein, über so einen Versuch nachzudenken, aber hast du dir
    auch schon Gedanken darüber gemacht, wie du den Spiegel testen willst?
    Bei 250mm f/100 liegt der Krümmungsmittelpunkt 50m vom Spiegel entfernt:-)


    Ciao, Heiner

  • Hi Heiner,


    klar. Dafür gibt's nur einen Ort, jedenfalls soweit ich meine Phantasie strapaziere -&gt; 3-fach Turnhalle.


    Das Problem sehe ich vielmehr darin, das die Reflektionen nicht mehr sinnvoll erkannt werden. Ggf. muß man die Werte entsprechend entschärfen, also in Richtung f/80 gehen oder eben kleiner, bis die Sache in den Griff kommt.


    Ich zitiere AchimS: <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">niemand in der Nähe, mit dem man tüfteln und verrücktes ausdenken kann.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">[:)]

  • Nochn Gedanke zu langen Brennweiten:
    Mal unterstellt, man hat einen Garten in geeigneter Lage, einen guten 30 cm Planspiegel (für Coel.) und einen 20 cm Rohling.
    Wenn man nun f/25 oder länger wählt, genügt doch reine Sphäre, und man könnte sogar den Fangspiegel <u>neben</u> dem Strahlengang anordnen -&gt; keine Obstruktion. Wäre das, abgesehen vom Seeing, nicht ein guter Kompromiss zwischen Machbarkeit und hoher Auflösung?


    es grüßt Lutz

  • Hallo Jörg,


    bei einem 10“ / f/80 wirst Du schon an den zur Verfügung stehenden Okularen scheitern. Selbst bei einem 40mm Okular hättest Du schon eine 500-fache Vergrößerung. Photographisch dürfte das auch wenig Sinn machen, da die erzielten Ergebnisse nahezu immer vom Seeing abhängen und das Öffnungsverhältnis des Spiegels da eher zweitrangig ist. Mit einem f/6 Newton und einem guten Projektiv wirst Du m.E. gleichwertige Ergebnisse erreichen.


    Gruß,
    Jens

  • Hi Lutz,


    meine Wohnung könnte bis zu 10 Meter hergeben. Muß nochmal nachmessen. Nach meinen Berechnungen könnte ich somit einen 250mm mit f/20 herstellen, ohne den Prüfprozess auszulagern.


    Wie allerdings kommst Du darauf, dass der FS neben dem Strahlengang angeordnet werden könnte? Dies geht ausschließlich bei Schiefspieglern! Allerdings berechne ich bei 250mm Spiegel mit f/20
    - Brennweite 5 Meter
    - Krümmungsradius 10 Meter
    - FS 19,25mm bei 10mm ausgeleuchtetem Bildfeld 6cm ausserhalb des Tubus, sagen wir einen 30mm FS, was auch schon extrem geringe Obstruktion ergibt!

  • Hi Jens,


    bei deinem Beispiel ist ein gravierender Unterschied, dass ich das 500fach vergrösserte Bild durch die grosse Linse des 40mm Okulars betrachten kann! Denk mal an das Einblickverhalten! Aber f/80 wird eh den Aufwand überschreiten den ich mir zur Zeit zumuten würde. Ich sinniere über Projekte nach, die ich in meiner (oder jemand anderes?) Wohnung umsetzen kann.

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