Überlegung zu überlangen Brennweiten

stefan-h · 5. Juni 2017

Hallo Gerd,

bei dem Beispiel der Camera Obscura befindet sich aber hinter der Linse nicht ein 45m langer Tubus. Und bei dem angenommenen Teleskop mit 100/45000 gehe ich nicht davon aus, das der Tubus hinter dem Objektiv viel weiter ist. Ergo befindet sich keine 400mm Öffnung am Ende und damit blendet der Tubus den Strahlengang ab. Und nur am Tubusende 400mm würde wohl auch nicht helfen, da müsste der Tubus dann schon auf die ganze Länge entsprechend dicker sein. <blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Und hell genug wäre es wohl auch noch...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">Hatte ich ja nichts Gegenteiliges behauptet- Mond um ca. Faktor 16 dunkler, entsprechend der lichtsammelnden Fläche des Objektivs im Verhältnis zu der 400mm großen Abbildung.

Nur mit dem Auge ddirekt in der Ebene in das Tubusende guckend wird Armin nix mehr sehen, da fehlt das Licht.

Gruß
Stefan

Gerd-2 · 5. Juni 2017

Hallo Stefan,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Und nur am Tubusende 400mm würde wohl auch nicht helfen, da müsste der Tubus dann schon auf die ganze Länge entsprechend dicker sein.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

wie ich schon schrieb müssen die Blenden dementsprechend ausgelegt sein.
Das ist aber absolut kein Problem!
Selbstverständlich reicht es nicht hinten dann kurz nach einer Blende mit 100mm Durchmesser eine mit 400mm Durchmesser zu platzieren, die müssen weitere vorn natürlich auch schon etwas größer sein.
In der Mitte zb. wären im Idealfall also für 100% Ausleuchtung bis zum Rand des Mondes 400/2 +100 = 300mm erforderlich.
Nimmt man ein wenig Vignettierung in kauf reichen aber auch deutlich weniger, 200mm statt 300mm wären zb. in der Mitte absolut kein Problem, da würdest du kaum etwas merken, bei 70% des Mondes hättest du noch 100% Ausleuchtung nur der Rand wäre dunkler aber das würde bei Betrachtung des Projektionsschirms mit dem Auge nicht weiter auffallen.

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Und bei dem angenommenen Teleskop mit 100/45000 gehe ich nicht davon aus, das der Tubus hinter dem Objektiv viel weiter ist. Ergo befindet sich keine 400mm Öffnung am Ende und damit blendet der Tubus den Strahlengang ab.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Wie gesagt man kann das Blendensystem und wenn man es nun unbedingt in einem Tubus verpacken möchte natürlich auch diesen problemlos dementsprechend auslegen.
Ich würde bei den Eckdaten aber eine offene Bauweise bevorzugen so wie es auch Hevelius getan hatte.
Ob man sowas denn dann wirklich bauen würde ist doch eine ganz andere Frage, darum geht es doch gar nicht.
Theoretisch spricht jedenfalls nichts dagegen und um die theoretische Betrachtung ging es Armin hier ja.
Also voller Mond auf einem ausreichend großen Projektionsschirm bei entsprechender Auslegung der Blenden absolut kein Problem.
Voller Mond mit dem bloßem Auge 45m hinter dem Objektiv, nein das geht nicht.

Grüße Gerd

Kalle66 · 5. Juni 2017

Stefan,
bei 45mm Brennweite war doch gerade keine Pipeline als Tubus geplant (Stichwort: tubusfreie Aufstellung). Wenn Du als Projektionsschirm eine matte Halbkugel mit passenden Radius (45m) hinstellst, dann siehst Du sogar den gesamten Himmel als Abbildung in dieser Halbkugel. Spacewalk mal wörtlich. [:D]
Ob das Sinn macht sei dahingestellt. Ein stiller (Quecksilber-) See spiegelt den Himmel sicherlich ähnlich gut.

Du kannst natürlich auch einen kegelförmigen Trichter als Tubus wählen. Das Gesichtsfeld entspricht dann ziemlich genau dem Flankenwinkel (mal 2) des Kegels.

Über eins sollte man sich jedoch im Klaren sein. Die Helligkeit bei visueller Betrachtung entspricht bei gleicher eingestellter Vergrößerung immer der eines Teleskop mit gleicher (hier 100mm) Öffnung. Und die Vergrößerung stellt man bekanntlich mit dem passenden Okular ein. Das könnte allerdings bei den notwendigen Brennweiten dann größer ausfallen, als das Objektiv, denn für ein vernünftiges Gesichtsfeld braucht man eine entsprechende Feldblendengröße. Angesichts des Öffnungsverhältnisses käme auch ein Okular nach dem Galilei-Aufbau (Konkavlinse vor dem Fokus) in Frage. Diese Variante hat Gerd ins seinen Erläuterungen zur afokalen Projektion noch nicht aufgeführt.

Gruß

AS-Fan · 5. Juni 2017

Hallo Torsten,
bei einem Fokalbild von 9,9mm, welches man aus 30 cm Entfernung betrachtet, kann man dieses noch als Ganzes sehen, da es noch in den kompletten Bereich des scharfen Sehens paßt. Oder fast paßt. Schwieriger wirds natürlich bei größeren Bildern, die die 1-2 Grad des schärfsten Sehens überschreiten. Das ist unbestritten.

Günter(gscholz),
auch du hast schon recht. Aber eure Einwürfe gehen an meinen Gedanken vorbei.
Selbstverständlich sieht man bei größeren Bildern, seien sie direkt als Fokalbild oder auf einem Schirm projiziertes Bild, als betrachtetes Mondfoto(Poster) oder mit mittlerer Vergrößerung, so 50 fach, nicht völlig scharf das ganze Mondbild, weil eben nurein kleiner Ausschnitt, die erwähnten 1-2 Grad, das schärfste Sehen ermöglichen.
Dies ist der augenphysiologische Effekt um den es mir gar nicht geht.

Hallo Gerd,
erstmal danke für deine Bilder. Trotzdem habe ich da einen Einwand.
Richtig die afokale Darstellung. Aber auch ein fokales Sehen ist da möglich.
Beim afokalen Sehen ist ja die Optik, wie du oben gezeigt, das gesamtoptische System, bestehend aus Objektiv- konvergierendes Strahlenbündel, dann Okular- wieder parallele Strahlen, dann Augenlinse- konvergierend- schlußendlich Bild auf der Netzhaut oder Bild auf dem Film/Chip.
Bei der fokalen Projektion...Objektiv- konvergierend- Okular etwas weiter vom Fokalbrennpunkt des Objektivs entfernt, auch konvergierend und erzeugt das Bild auf dem Film/Chip.
Bei Okularprojektion mit dem Auge, die ich meine, ist folgender Verlauf gegeben.
Objektiv- konvergierend, dann die NICHT auf unendlich, sondern auf 30 cm Entfernungssehleistung gekrümmte/fokussierte Augenlinse- scharfe Abbildung auf der Netzhaut.
Damit erhalte ich bei einer Fokalbrennweite des Objektivs von 1 m und 9mm Fokalbildgröße des Mondes, eine rund 3 fache Vergrößerung ( 1000/300mm).
Ginge ich mit dem Auge näher ans Fokalbild heran, bzw. verkürze die Augenlinsensehweite auf 15 mm, so hätte ich schon 6 fache Vergrößerung.
Das hat durch den begrenzten Nahpunkt des Auges, natürlich seine Grenze, der zwischen 10-15 cm liegt.

Viele Grüße
Armin

Gast · 5. Juni 2017

Hallo Kalle,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wenn Du als Projektionsschirm eine matte Halbkugel mit passenden Radius (45m) hinstellst, dann siehst Du sogar den gesamten Himmel als Abbildung in dieser Halbkugel.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

verstehe ich das richtig: Die Öffnung der Halbkugel liegt parallel zur und in der Ebene der Objektivlinse?

TorstenHansen · 5. Juni 2017

Hallo Armin,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: AS-Fan
 Hallo Torsten,
bei einem Fokalbild von 9,9mm, welches man aus 30 cm Entfernung betrachtet, kann man dieses noch als Ganzes sehen, da es noch in den kompletten Bereich des scharfen Sehens paßt. Oder fast paßt. Schwieriger wirds natürlich bei größeren Bildern, die die 1-2 Grad des schärfsten Sehens überschreiten. Das ist unbestritten. ...
...

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Ich verstehe den Zusammenhang jetzt nicht. Wieso 9,9mm Fokalbild? Das Fokalbild ist knapp 40cm groß (45 Meter Brennweite). [?]

Grüße
Torsten

Kalle66 · 5. Juni 2017

Hans,
der Kugelmittelpunkt der "Halbkugel" ist das Objektiv, der Radius ist gleich der Brennweite. Damit hast Du in erster Näherung einen Projektionsschirm für das Objektiv. Das ganz normale Prinzip der Abbildung steckt dahinter. Mir ging's darum aufzuzeigen, dass das Gesichtsfeld nichts mit der Objektivlinse zu tun hat. OK, in dem Extremfall braucht man ziemlich rutschfeste Schuhe. [:D]

Gast · 5. Juni 2017

Hallo Kalle,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">der Kugelmittelpunkt der "Halbkugel" ist das Objektiv,<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

verstehe immer noch nicht[?]. Alles ohne Linse?

AS-Fan · 5. Juni 2017

Hallo Torsten,
sorry...Fokalbild 9mm bei 1 m Brennweite. Bei 45 m Brennweite natürlich 40 cm.
Ich habe ja mit meinem.100/1000 mm Refraktor früher die Fokalbildbetrachtung schon öfters gemacht und ziehe diese als praktisch nachvollziehbare Referenzbeobachtung für mich vor, zumal Roland sich da drauf bezog. War etwas mißverständlich von mir.
Gruß Armin[;)]

gscholz · 5. Juni 2017

Hallo Armin,

mein Nahpunkt liegt altersbedingt bei ca. 333mm.

Wenn ich ohne Okular das reele Bild deines 1000/100 Refraktors betrachte, geht also maximal 3-fache Vergrösserung (weniger geht immer, dann muss ich ja weiter vom Fokus weg).

Das Auge befindet sich dann 1333mm hinter den Objektiv, welches dann vom Auge aus gesehen ein Feld von arctan(100/1333)=4° einnimmt.
Der so 3-fach vergrösserte Mond braucht davon nur 1,5°, ist also vollständig sichtbar.

Rechne das mal auf das Öffnungsverhältnis des 45m/100mm Luftfernrohrs um:
Dazu musst du musst deinen Refraktor auf 2,22mm (!) abblenden.
Das einsehbare Feld ist dann nur noch arctan(2,22/1333)=0,12°, also bei der immer noch gültigen 3-fachen Vergrösserung nur etwa 1/12,5 des gesamten Monddurchmessers.

Du glaubst mir nicht? Probier's aus!

Gruss
Günter

Astrojensen · 6. Juni 2017

Günter hast recht. Das gesichtsfeld im fernrohr, wenn man ohne okular beobachtet, sind von der scheinbaren durchmesser des objektivs bestimmt.

Mvg
Thomas, Bornholm

Kalle66 · 6. Juni 2017

Haho,
ich weiß nicht, was daran so schwierig ist. Wenn Du eine Glaslinse in die Sonne hältst, dann erzeugt die im Fokus ein Abbild, heiß genug, Papier anzukokeln. Das kennt jedes Kind. Wenn die Brennweite 45m ist, wird das Abbild größer (und nicht mehr so heiß). Du kannst auf diese Art den gesamten Himmel mit einer einzigen festmontierten Linse abbilden. Aufgrund der Bildfeldkrümmung nimmst Du in Näherung eine Halbschale als Leinwand und kannst auf der Leinwand quasi spazieren gehen (Spacewalk mal wörtlich). Ist wie ein Planetarium, das kopfüber steht und vom echten Sternenhimmel gespeist wird. In der Realität handelt man sich natürlich massenweise Bildfehler ein, wenn man zu weit off-axis ist. Man schaut nicht durch die Linse, sondern beschaut das Abbild auf der Leinwand.

Diese überspitzte Extremform sollte ja nur klar machen, dass das Bildfeld nichts mit der Brennweite zu tun hat.

gscholz · 6. Juni 2017

Hallo Kalle,

deine Posts verfehlen total das Thema. Dass eine Sammellinse mehr oder minder fehlerfrei die gesamte gegenüberliegende Hälfte abbildet, ist trivial.

Armin sieht nicht ein, dass er mit einem Luftfernrohr OHNE Projektionsschirm nur den Teil des realen Bildes sieht, den das Objektiv vom Auge aus gesehen überdeckt. Nur deshalb posten wir uns hier die Finger wund.

Gruss
Günter

Gast · 6. Juni 2017

Hallo Kalle,

Du bist also der Meinung, der gesamte Halbraum (Himmel) oberhalb der Linse wird auf der Innenseite dieser Halbkugel vollständig abgebildet. Nun hat eine übliche Linse (Hevelius) mit 45m BW eine sehr geringe Krümmung. Die Strahlen, die vom äußeren Rand des Himmels sehr schräg auf die Vorderseite der Linse treffen, treffen nur wenig refraktiert sehr schräg auf die Glas/Luft-Grenzfläche der Linsenhinterkante. Stichwort: Winkel der Totalreflexion. Was nun?

Kalle66 · 6. Juni 2017

(==>)Hans,
Du liest auch nur, was dir gefällt, oder?

(==>)Günter:
Ganz ehrlich, ich weiß immer noch nicht genau, was Armin letztlich meint.
Meint er es so, wie Du es vermutest? Mit einer Objektivlinse ohne Projektionsschirm und ohne Okular? Dann sieht er die Linse, die bestenfalls einen Effekt wie eine Brille hat, wenn er deutlich näher ran geht. Das Bildfeld ist dann tatsächlich minimal. Oder was meint Armin ansonsten? Ich blicke da noch nicht durch. Armin sollte mal eine Skizze anfertigen, wie er sich den Aufbau vorstellt.

Mit Okular ergibt sich das Bildfeld aus der Feldblende des Okulars bzw. der Vergrößerung (Verhältnis Okular- zu Objeitvbrennweite) und dem Eigengesichtsfeld des Okulars. Und denkbar ist auch ein Okular mit einer Feldlinse, die größer als 100mm ist. [;)]

Ohne Okular, wenn man die Objektivlinse nicht als Brille missbraucht, braucht es einen Projektionsschirm, den man sich dann anschauen kann.

Mit dem Auge im Primärfokus sieht er nur einen objektivlinsen-großen Fleck der hell oder dunkel ist, je nachdem, ob er ein Objekt genau auf der Achse ins Auge hat oder nicht. Das ist allerdings kein Abbild im herkömmlichen Sinne. Jeder, der mal hinter einem Foucaulttester saß, kennt diese Art von Abbildung.

Gast · 6. Juni 2017

Hallo Kalle,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">(==>)Hans,
Du liest auch nur, was dir gefällt, oder?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

das ist leider keine Antwort auf meine Frage nach der Rolle der Totalreflexion für die Begrenzung des abgebildeten Himmelsareals.

TorstenHansen · 6. Juni 2017

Hallo allerseits,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Kalle66
 ...

(==>)Günter:
Ganz ehrlich, ich weiß immer noch nicht genau, was Armin letztlich meint.
...
...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Was ist denn da jetzt nicht nachzuvollziehen?

Von Seite 1 dieses Beitrags:

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: AS-Fan
 ...

Hi Stefan,
man bräuchte eben KEIN Okular mehr.
...
...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
und
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: AS-Fan
 
Hallo Michael,
ich meine doch, daß man das ganze Mondbild komplett sehen kann. Man betrachtet ja nicht das Objektiv, sondern das im Raum vor einem schwebende, relle Bild.
Gruß Armin
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Damit sollte klar sein, dass es um das System "Gegenstand - Linse (f=45m) - Bild - Detektor", ohne weitere optische Hilfsmittel, geht.
Armin ignorierte bei seiner Argumentation die Bedeutung des Projektionsschirms und allgemein die Bedeutung der Streuung zur Bilderzeugung eines kompletten Mondbildes (im Rahmen dieses Systems mit f=45m)!

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: Kalle66
 ...
(==>)Hans,
Du liest auch nur, was dir gefällt, oder?
...
...
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Ne Hammer Antwort! [xx(]

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: gscholz
 ...
Hallo Kalle,

...

Armin sieht nicht ein, dass er mit einem Luftfernrohr OHNE Projektionsschirm nur den Teil des realen Bildes sieht, den das Objektiv vom Auge aus gesehen überdeckt. Nur deshalb posten wir uns hier die Finger wund.

Gruss
Günter
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Genau das trifft den Nagel auf den Kopf und war im Prinzip schon von Michael auf Seite 1 physikalisch korrekt analysiert und von Stefan anschaulich durch weitere Beiträge untermauert worden!

Grüße
Torsten

gscholz · 6. Juni 2017

Hallo Kalle,

"Ohne Okular, wenn man die Objektivlinse nicht als Brille missbraucht, braucht es einen Projektionsschirm, den man sich dann anschauen kann"

das ist nicht gang richtig, hier nochmal meinen letzten Beitrag dazu:

"
mein Nahpunkt liegt altersbedingt bei ca. 333mm.
Wenn ich ohne Okular das reele Bild deines 1000/100 Refraktors betrachte, geht also maximal 3-fache Vergrösserung (weniger geht immer, dann muss ich ja weiter vom Fokus weg).Das Auge befindet sich dann 1333mm hinter den Objektiv, welches dann vom Auge aus gesehen ein Feld von arctan(100/1333)=4° einnimmt.
Der so 3-fach vergrösserte Mond braucht davon nur 1,5°, ist also vollständig sichtbar.
"

Gruss
Günter

TorstenHansen · 6. Juni 2017

Hallo allerseits,

vielen Dank an alle für den äußerst interessanten Gang der Diskussion.

Grüße
Torsten

Gast · 6. Juni 2017

Hallo Torsten,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">und allgemein die Bedeutung der Streuung zur Bilderzeugung<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Streuung? Oder meinst Du Beugung?

TorstenHansen · 6. Juni 2017

Hallo Hans,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Original erstellt von: HaHo
 Hallo Torsten,

<blockquote id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">und allgemein die Bedeutung der Streuung zur Bilderzeugung<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">

Streuung? Oder meinst Du Beugung?
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote">
Streuung. Michael hatte es auf der ersten Seite im Zusammenhang (Sichtbarkeit des gesamten Mondbildes bei f = 45m) korrekt beschrieben.

Im weiteren Verlauf wurde übrigens deutlich, das ein Unterschied besteht zwischen der (unprojezierten) Sichtbarkeit des Mondbildes (ohne Okular) durch einen f/10 100mm-Refraktor und einen f/450 Refraktor.

Nochmals danke für den interessanten Gang der Diskussion. [:)]

Grüße
Torsten

AS-Fan · 10. Juni 2017

Braucht man wirklich einen Projektionsschirm? Ich hatte mal eine alte EXA+Spiegelreflexkamera. Da schaute man von oben bzw. im rechten Winkel auf eine Mattscheibe und diese diente zur Scharfstellung. Bei dieser Kamera konnte man die Mattscheibe aber wegklappen und sah trotzdem den Spiegel voll ausgeleuchtet, auch bei kleinster Blende! Und sah das ganze Bildfeld! Leider hab ich diese Kamera nicht mehr, aber ein Freund hat ein Nachfolgemodell, da werde ich bei Gelegenheit noch mal schauen.

Gruß Armin

rainer-l · 10. Juni 2017

Hallo Armin

Gerade habe ich meinen 70/900 Refraktor mit einer Pappscheibe auf 2,7 mm abgeblendet , auf eine ca. 30 m entfernte Fernsehantenne gerichtet und die Antenne mit einen f=90 mm Okular bildfüllend abgebildet .

Das Bild ist grob (schlechte Auflösung) zeigt aber die ganze Antenne .
Ohne Okular mit dem Auge ca. 250 mm von Focus weg sehe ich Teile der Antenne von vielleicht der Größe einer Flügelmutter .
Ich habe das Experiment mit einer unbefangenen Person ohne optische Kenntnisse wiederholt , auch Sie sieht nichts anderes .

Experiment und Theorie stimmen damit überein .

Viele Grüße Rainer

Edit : Blende (2,7mm Pappscheibe) ergänzt

AS-Fan · 11. Juni 2017

Hallo Rainer,
danke für den Test. Demnächst mach ich das auch. Im Augenblick hab ich wenig Zeit dazu. Vielleicht irre ich mich wirklich...
Dann spendier ich allen, die sich hier die Finger wundgeschrieben haben, ne Tube Heilsalbe...[;)]

AS-Fan · 2. Juli 2017

Hallo zusammen,
da mir das Thema keine Ruhe ließ, hab ich mit einer Lupe,ca. 25 mm Durchmesser und etwa 100 mm Brennweite Versuche angestellt. Es ließ sich auf einem Pappschirm, ein größeres Bild projizieren, als der Linsendurchmesser. Aber, mit dem direkten Blick konnte ich tatsächlich nur im Bereich der Linse, das umgekehrte Bild erkennen, entgegen meiner Behauptung. Da muß ich wohl Abbitte leisten und meinen Irrtum eingestehen![;)]
Einen besonderen Gruß hiermit an Michael(mkoch)![:D]
Aber ich experimentiere weiter...ihr werdet mich nicht los! [:D]

Überlegung zu überlangen Brennweiten

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