Geschwindigkeitsvorteil 6" f4 Newton vs. 100er Apo

Hallo Andy,

rechnen wir mal nach, der Einfachheit halber quadratisch.

Effektiver lichtsammelnder Durchmesser inkl. Reflexionsverluste: Wurzel((154² - 70²) * 0,94²) = 128,9 mm
Die effektive Öffnungszahl beträgt bezogen auf die Lichtsammelleistung 600 / 128,9 = 4,65

Die Belichtungszeit im Newton beträgt ca. 44 % gegenüber dem APO, bei 100% angenommener Transmission für Letzteren.

Gruss Heinz

Hi Andy,

Heinz hat rein die "fürs Licht freie" Öffnungen des Newton berechnet und damit könnte man den Newton also statt f/4 mit f4/65 betrachten.

Rein auf die Blende bezogen- mit f/4 benötigst du die Hälfte der Zeit gegenüber f/5,6. Von f4/,65 aus betrachtet verlierst du etwas von diesem Zeitvorteil. Bleibt dir aber etwas Gewinn an Auflösung bedingt durch die größere Öffnung.

Gruß
Stefan

Hallo Andy,
ja, es ist kompliziert. Eine klare Aussage wirst du kaum treffen können. Was häufig vergessen wird ist, dass die Lichtstärke f/4 oder f/6 alleine kaum eine Aussage zulässt. Es ist sozusagen eine geometrische Größe und wenn du genügend Photonen zur Verfügung hast (z.B. in der Tageslichtfotografie) ist der Wert auch sehr aussagekräftig, nicht so, wenn du nur wenige Photonen zu einem Bild verarbeiten möchtest. Hier ist der Wert der Öffnung viel entscheidender als die Blende und zwar nicht, weil die theor. Auflösung besser ist (die erreicht man in der Deep Sky Fotografie sowieso nicht), sondern weil einfach mehr Photonen gesammelt werden. Das spräche für den Newton. Der Apo ist aber schärfer, weil keine Obstruktion. Er ist also kontrastreicher. Das bedeutet wiederum weniger Belichtungszeit für den selben Kontrast. Du brauchst also weniger Photonen fürs selbe Ergebnis.
Bei unserem M64 Projekt habe ich Bilder von so ziemlich allen Geräten bearbeitet. Ein APO war dabei, die kleinste Öffnung von allen, die dunkelste Blende f/7 und? … das tiefste Bild bezogen auf die Belichtungszeit (Peter_XL)
Ich persönlich würde den APO wählen. Wäre der Newton ein 8"er, dann wäre es vielleicht wieder umgekehrt.
Viele Grüße,
ralf

Hallo zusammen,

die Berechnung von Heinz bezogen auf die Lichtsammelleistung der Öffnung ist schlussendlich entscheidend darüber wie viele Lichtteilchen detektiert werden können. Größerer Eimer, mehr Regentropfen, egal wie tief oder nicht der Eimer ist

Ein reiner Bezug auf die Blende bringt daher, an der Stelle, meiner Meinung nicht viel, da man die nicht unabhängig von der Öffnung sehen kann.

Da gibt’s / gab‘s sicher schon genug kontroverse Diskussionen zu, daher hier nur mal zwei Links, aus meiner Meinung verlässlichen Quellen dazu:

https://books.google.de/books?…=f%20ratio%20myth&f=false

http://www.stark-labs.com/help/blog/files/FratioAperture.php

(==>)Andy: wie hast du gerechnet, dass du auf keinen Vorteil kamst ?

Viele Grüße,
Alex

Gute Wahl, Glückwunsch! Wirst du auf jeden Fall Freude mit haben. keine Justage nötig und Ralf hat ja auch auf die Obstruktion hingewiesen, gerade bei einem Vergleich 100er ohne zu 150er mit nicht zu vernachlässigen.

Viele schöne Aufnahmen damit!

Hallo Andy,
mir fällt da auch noch was ein:
Man muss unterscheiden nach Punkt- und Flächenhelligkeiten. Schwächere Sterne erreichst du neben der Belichtungszeit nur durch grössere Öffnung (wenn dir nicht bei längerer Bel.Zeit der Hintergrund zuläuft). Bei flächenhaften Objekten sieht es anders aus. Da ist das Öffnungsverhältnis (Blende) der limitierende Faktor. Da kannst du bei kleiner Oeffnungszahl kürzer belichten. Das wirkt sich aber auf die Reichweite bei Sternen aus.
Kurz gesagt, zwei unterschiedliche Teleskope mit gleicher Öffnung kommen bei gleicher Bel.Zeit bei Sternen gleich weit, bei flächenhaften Objekten ist das kurzbrennweitigere im Vorteil
Gruesse
Andreas

Hallo Andreas,
die Trennung zw. Punktquellen und flächigen Quellen macht doch nur im Undersampling Sinn. Das dürfte bei beiden Geräten und "normaler" Kamera nicht der Fall sein.
Gruß,
ralf

Hallo Ralf,
es macht doch einen grossen Unterschied, ob ich Deneb oder den Nordamerikanebel ablichte Klar ist der Denenb auf mehrere Pixel verteilt, aber die Quelle ist punktförmig im Gegensatz zum viiieeel größeren Nebel. Das ist mit Flächenhelligkeit gemeint.
Wolkige Gruesse
Andreas
P.S. Etwas Erholung nach dem Super April ist ja ganz schön, aber doch nicht gleich so!

Hallo Andreas,
z.Z. haben wir stahlblauen Himmel in "Corona-Blau".
Aber zum Thema, das will mir nicht einleuchten. Wenn ein Stern sich auf viele bzw. mehrere Pixel verteilt, wo ist da der Unterschied zu einem sehr kleinen PN oder der Kante vom Nordamerikanebel. Ist das Seeing z.B. sehr gut, dann verteilt sich das Licht des Sterns auf weniger Pixel und er wird schärfer und heller. Die Kante vom Nordamerikanebel z.B. wird aber auch schärfer und damit kontrastreicher und kleinere Details werden auch heller. Heller bedeutet in dem Fall ja nicht, dass mehr Photonen in Summe aufgefangen werden, sondern nur, dass sie nicht so stark gestreut werden. Eine "weichere" Optik verhält sich m.M.n. genau so.
Viele Grüße,
ralf

Hi Ralf, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Kante vom Nordamerikanebel z.B. wird aber auch schärfer und damit kontrastreicher und kleinere Details werden auch heller.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Die Kante wird wohl kaum so scharf sein, dass sie wie ein Stern "punktförmig" nur eine Pixelbreite belegt.

Das Licht von Sternen wird von der Optik eben punktförmig abgebildet, das Licht eines flächiges Objekts wird entsprechend der Brennweite flächig verteilt. <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Hier ist der Wert der Öffnung viel entscheidender als die Blende und zwar nicht, weil die theor. Auflösung besser ist (die erreicht man in der Deep Sky Fotografie sowieso nicht), sondern weil einfach mehr Photonen gesammelt werden. Das spräche für den Newton. Der Apo ist aber schärfer, weil keine Obstruktion. Er ist also kontrastreicher.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Da bin ich auch nicht ganz einverstanden. Die beiden von Andy genannten Optiken liegen im gleichen Brennweitenbereich, nur hat der Newton deutlich mehr Öffnung. Das wirkt sich auf die Größe des Beugungsscheibchens aus, das beim Newton eben kleiner ist als bei dem APO. Das, was der Newton durch die Obstruktion verliert dürfte er durch das von Grund auf kleinere Beugungsscheibchen wieder gewinnen.

Der APO bringt mehr Licht ins Beugungsscheibchen, der Newton verteilt etwas in den ersten Beugungsring- der aber nicht viel größer ist als das Scheibchen des APO

Gruß
Stefan

Hallo Stefan,
im 2. Punkt sind wir uns einig.
Zu 1.: Ich gehe ja davon aus, dass der Stern eben nicht auf 1 Pixel abgebildet wird. das meinte ich mit "nicht undersampled".Dieses Undersampling beginnt bei mir z.B. erst unter 135 mm Brennweite und das auch nur auf der optischen Achse.
Warum sollte die Kante des Nordamerikanebels also nicht genau so scharf sein wie der Stern? Dieser wird ja, mal ganz grob geschätzt, von 20-30 Px abgebildet. Es gibt eine Streuung und Beugung und gerätebedingte Scheibchengröße, seeingbedingte Scheibchengröße, Nachführungenauigkeit usw. zusammengefasst die PSF. Diese verstehe ich als statistische Verteilung eines ankommenden Photons. Alle kommen aus einem Punkt, werden aber verschieden abgelenkt. Diese Verteilung gilt doch für alle Photonen gleichermaßen. Die Kante des Nebels kann als eine hohe Anzahl einzelner Punkte verstanden werden und dann gilt für jeden Punkt die selbe PSF.
Viele Grüße,
ralf

Hallo Andy,

ich hätte spontan auch zum Apo geraten

Hallo Stefan,

das theoretisch größere Auflösungsvermögen des 6" Newtons gegenüber dem 102 mm - Refraktor dürfte für seeingbegrenzte Deepskyfotos unter Durchschnittsbedingungen keine Rolle spielen.
Das Beugungscheibchen am Newton hat bei 560 nm zwar nur 0,77" Durchmesser, aber der 1. Beugungsring bringt es schon auf 1,226" und enthält bei 45% Obstruktion einen erheblichen Anteil des Lichts. Diese Beugungsfigur wird nun durch das Seeing verschmiert und bewegt....
Hängt man eine ASI1600mmc mit 3,8 my großen Pixeln daran, so entspricht 1 Pixel schon 1,3 ". Somit ist ein Auflösungsgewinn gegenüber dem 102 mm Refraktor (Beugungsscheibchen 1,137 " und 1. Beugungsring 1,804" aber mit nur 1,7% Gesamtlichtanteil) nicht darstellbar.

Hier ist ein interessanter Vergleich der Intensitätsverteilung in der Beugungsfigur bei 200 mm Öffnung ohne und mit 35% Mittenabschattung:
http://epsilon-lyrae.de/Seeing/Begriffe/Begriffe.html
Die maximale Intensität im Beugungscheibchen ohne Fangspiegel ist 1/4 höher. Bei höherer Obstruktion wird der Unterschied ja noch größer.
Im Ergebnis hat jedenfall das obige f4-Spiegelteleskop eine deepsky-fotografisch nicht auflösbare Beugungsfigur, deren für die Bildgebung wirksamer Durchmesser sogar etwas größer als das Beugungsscheibchen des Refraktors ist bei gleichzeitig abgeschwächtem Intensitätsmaximum.

Wenn ich das so sehe verdichtet sich mein Verdacht aus vielen Vergleichen von Aufnahmen, daß die Refraktoren gerade bei der erreichbaren Grenzgröße im Deepskybereich sehr gut mit größeren Spiegeln mithalten können - hier entscheidet ja die Intensität, ob ein Signal aus dem Rauschen herauskommt oder nicht. Ich möchte das gar nicht quantifizieren und es spielen ja immer viele nicht mehr nachprüfbare Umstände eine Rolle, z.B. wie war das Seeing, wie gut wurde der Fokus getroffen, wie gut war die Justage... Aber nach dem Durchschauen vieler Aufnahmen bei astrobin habe ich den Eindruck, daß z.B. ein 130er APO mühelos mit 200er Spiegeln konkurrieren kann - wohlgemerkt in der Frage der Auflösung. Für Flächenhelligkeiten ist natürlich der größere Spiegel mit seinem Lichtsammelvermögen im Vorteil, aber die Kontrastleistung der Refraktoren relativiert diesen Effekt.
Am Ende kommt es eben auf den Einsatzzweck an und wie oben schon angemerkt wurde lohnt sich der technische Aufwand für einen ausgefeilten Fotonewton wohl erst ab 8" Öffnung aufwärts.

Gruß Lars

Hi Ralf,

wenn der Stern auf 1 Pixel +/- 1 weiteres verteilt wird trifft esfür den NA-Nebel also nach deiner Rechnung auf 20-30 +/- 1 Pixel zu. Deswegen wird aus dem Stern nicht unbedingt ein flächiges Objekt bzw. eines, das sich über 3 Pixel erstreckt, die Kante des Nebels ist aber von Grund auf flächig und wird durch den Effekt unschärfer abgebildet.

Hallo Lars, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Für Flächenhelligkeiten ist natürlich der größere Spiegel mit seinem Lichtsammelvermögen im Vorteil...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Äh, die Flächenhelligkeit ist für z.B. für eine f/5 Optik für jede Öffnung gleich, da gibt es kein Mehr an Lichtsammelvermögen [:)]<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Somit ist ein Auflösungsgewinn gegenüber dem 102 mm Refraktor (Beugungsscheibchen 1,137 " und 1. Beugungsring 1,804" aber mit nur 1,7% Gesamtlichtanteil) nicht darstellbar.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ich hatte ja auch nicht geschrieben, das ein Auflösungsgewinn vorliegt, ich schrieb, das der Verlust durch die Obstruktion durch das kleinere Beugungsscheibchen wieder ausgeglichen wird. Deine Rechnung belegt das ja weitgehend auch
Stefan <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Diese Beugungsfigur wird nun durch das Seeing verschmiert und bewegt....<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Gilt ebenso für den APO, da zappelt dann halt das geringfügig kleinere Beugungsscheibchen

Gruß

Hallo Stefan

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: stefan-h</i>
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Hallo Lars, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Für Flächenhelligkeiten ist natürlich der größere Spiegel mit seinem Lichtsammelvermögen im Vorteil...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Äh, die Flächenhelligkeit ist für z.B. für eine f/5 Optik für jede Öffnung gleich, da gibt es kein Mehr an Lichtsammelvermögen [:)]<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Somit ist ein Auflösungsgewinn gegenüber dem 102 mm Refraktor (Beugungsscheibchen 1,137 " und 1. Beugungsring 1,804" aber mit nur 1,7% Gesamtlichtanteil) nicht darstellbar.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Ich hatte ja auch nicht geschrieben, das ein Auflösungsgewinn vorliegt, ich schrieb, das der Verlust durch die Obstruktion durch das kleinere Beugungsscheibchen wieder ausgeglichen wird. Deine Rechnung belegt das ja weitgehend auch
Stefan <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Diese Beugungsfigur wird nun durch das Seeing verschmiert und bewegt....<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Gilt ebenso für den APO, da zappelt dann halt das geringfügig kleinere Beugungsscheibchen

Gruß
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

halt, nicht so schnell - wir haben doch nicht zwei Systeme mit f 5
sondern wir vergleichen hier ja einen Newton 150/600 mit f 4
und einen Refraktor 102/ 715 mit f 7 (und wenn es einen Reducer 0,75 daran hat mit f 5)
wobei der Spiegel öffnungsbedingt auch nach Verlusten mehr Photonen je Zeiteinheit sammelt.

Daraus ergibt sich zwingend:
Die Beleuchtungsintensität auf dem Chip ist für flächenhafte Objekte (Nebel) genau bei diesem Newton stärker als beim Refraktor (Photonen je Sekunde je Flächenheinheit auf dem Chip, also je Pixel). Das würde man bei einem Foto des Orionnebels schnell feststellen.
Und genau das meinte ich mit dem Vorteil des größeren Spiegels (nochmal: genau dieses oben im Vergleich stehenden Spiegels, nicht irgendeines f 5 - Spiegels) gegenüber besagtem Refraktor bei Flächenobjekten.

Gut, beim APO "zappelt" das Beugungsscheibchen natürlich auch, aber es hat die günstigere Intensitätsverteilung. Möglicherweise steht es sogar ruhiger, weil die kleinere Öffnung weniger seeinbeeinflusst ist...

Wie auch immer - ich finde das viele Bildmaterial lädt zu aufschlussreichen Vergleichen ein und da mag sich jeder nach seinem Geschmack eine Meinung bilden. Mit einem 6" Newton könnte ich mich schon wegen der Störungen durch die Spikes nicht anfreunden.

Gruß Lars

Hallo zusammen,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das Beugungscheibchen am Newton hat bei 560 nm zwar nur 0,77" Durchmesser, aber der 1. Beugungsring bringt es schon auf 1,226" und enthält bei 45% Obstruktion einen erheblichen Anteil des Lichts. Diese Beugungsfigur wird nun durch das Seeing verschmiert und bewegt....
Hängt man eine ASI1600mmc mit 3,8 my großen Pixeln daran, so entspricht 1 Pixel schon 1,3 ". Somit ist ein Auflösungsgewinn gegenüber dem 102 mm Refraktor (Beugungsscheibchen 1,137 " und 1. Beugungsring 1,804" aber mit nur 1,7% Gesamtlichtanteil) nicht darstellbar.
<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Das würde doch bedeuten das der Nachteil des schwächeren Kontrasts durch die größere Öffnung wieder kompensiert wird. Die Frage ist wo genau die Schwelle ist.

Ich hab ein Buch im Schrank stehen darin meint der Autor ein Refraktor wäre mit einem Spiegelteleskop mit 50% größerer Öffnung vergleichbar. Wird nicht viel weiter begründet und er bezieht sich damit auf die visuelle Nutzung.

Was bleibt ist die etwas größere Lichtsammelleistung des Newton.

Ich denke daher das der APO vielleicht gerade so mithalten kann aber das er dem Newton "überlegen" ist kann ich mir nicht vorstellen. Ein 5" - ja, aber ein 4" - nein.

Ist aber im Prinzip auch nur mein Bauchgefühl, es würde mich interessieren ob man den Vergleich irgendwie mathematisch eindeutig belegen kann.

Gruß
Armin

Hi Lars, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">halt, nicht so schnell - wir haben doch nicht zwei Systeme mit f 5<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Richtig, den Vergleich nahm ich her, um das deutlich darzustellen.

Du schreibst vom "Vorteil des größeren Spiegels" und deswegen mein Einwand. Nicht die Größe ist ausschlaggeben, einzig das Öffungsverhältnis zählt. "Größerer Spiegel" kann von Einsteigern schnell falsch verstanden werden. <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Gut, beim APO "zappelt" das Beugungsscheibchen natürlich auch, aber es hat die günstigere Intensitätsverteilung<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Na ja, ob nun 55% Licht auf 0,77" und dazu 45% auf 1,226" Durchmesser verteilt werden oder beim APO ca. 98% auf 1,137" Durchmesser und das Restlicht im 1. Beugungsring auf 1,804" fällt- da wird nicht viel um sein. [:)]

Hi Armin, <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Das würde doch bedeuten das der Nachteil des schwächeren Kontrasts durch die größere Öffnung wieder kompensiert wird. Die Frage ist wo genau die Schwelle ist<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Das war ja genau das, was ich entgegen der Begründung von Ralf geschrieben hatte. Zur Schwelle bzw. wo diese liegt- da gibt es ja die Meinung mit dem nach William P. Zmek zum "Effektiven Kontrastdurchmesser". Inwieweit das korrekt ist, da wurde schon viel diskutiert und ist z.B. auch hier behandelt- https://www.astrozoom.de/index…bstruktion-bis-farbfehler

Gruß
Stefan

Hallo,
ich lese interessiert die Diskussion mit. Deepskyfotoerfahrung hab ich bisher nicht, nur Planetenfotoerfahrung mit f/8 Newtons und relativ wenig Obstruktion im Bereich 19% bis 20% bei 6" f/8 im Vergleich zum 4" f/9 und f/10 APO. Bei den extrem kurzen Belichtungszeiten und wenig Tubusseeing ist der 6" f/8 Newton am Planeten im Vorteil.
Bei dem flachen Stand der Planeten war aber die letzten 2 Jahre die 4" APOs im Vorteil, da diese praktisch kein Tubusseeing zeigen. Insgesamt sehe ich meine guten Refraktoren als "gutmütigere" Systeme an. Sie sind bis jetzt justierstabil, schnell ausgekühlt und zeigen praktisch kein Tubusseeing.
Bei f/8 ist die Justage auch meist relativ einfach hinreichend gut hinzubekommen. Bei f/4 wirkt sich eine nicht sehr gute Justage stärker aus. Was der Lars zum ersten Beugunsring schreibt, kann ich von der Logik gut nachvollziehen. Da ist bei großer Obstruktion und längerer Belichtung der 1. Beugungsring die entscheidende Größe, während er beim guten APO mit Strehl &gt; 0,96 praktisch nicht relevant ist.
Da wo der Spiegel punktet ist der Preis und die absolute Farbreinheit. Während man bei nicht so farbreinen APOs bei rot, grün und blau etwas nachfokusieren muss, fällt das bei Newton weg. (Bei sehr farbreinen APOs fällt das natürlich auch weg. Interessant bei den APOs ist auch, dass die Farbreinheit etwas von der Glasschmelze abhängig ist.)
Der 4" f/7 APO könnte durchaus schon ausreichend farbrein sein, kostet aber ein mehrfaches des 6" Spiegels. Wenn der Preis keine Rolle spielt, dann würde ich einen guten 4" APO als gutes Fotogerät sehen, der "gutmütiger" in der Handhabung ist.
Beim 6" Newton würde ich eher ein f/5 Newton oder vielleicht sogar f/6 nehmen (f/6, wenn er auch visuell visuell stark sein soll).
Beide Systeme APO und Newton haben ihre Stärken.
Servus,
Roland