Optische Theorie

Tach Hannes ....

... ein paar allgemeine Hinweise zum Thema habe ich Dir hier gegeben (und den Thread sanft ins TecBoard geswitcht, damit ihn interessierte Leute dort finden).

Ansonsten wäre eine Optik - FAQ sinnvoll und wünschenswert - kurz, wir werden es machen und freuen uns über jede Hilfe.

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

Hallo,

dann fang' mer mal an:

01. Iss natürlich besser, ich krieg eine Frage gestellt, auf die ich
antworten kann, sonst schreib' ich Euch unnützerweise das Board voll.
Ob Ihr das wollt?

02. Unterkorrigiert ist ein Newton-Spiegel, dessen Rotations-Figur
noch nicht ganz die Parabel erreicht hat: Ihr wisst vielleicht noch
was von den Kegelschnitten: Parallel zur Grundfläche gibt das einen
Kreis, schräg zu Grundfläche gibt das Ellipsen, parallel zu Mantel-
Linie gibt das Parabeln und darüber hinaus nennt man das Hyperbeln.
Wenn ein Spiegel geschliffen wird, iss das zuerst eine Kugel, später
eine Ellipse und irgendwann fast eine Parabel. Weil jedoch noch fast
sagt man dazu unterkorrigiert: Die Mittelpunkts-Strahlen fallen noch
länger als die Randstrahlen. Überkorrigiert ist dann ein Spiegel,
wenn man über die Parabel hinaus in die tiefere Hyperbel poliert hat.
Für diesen Fall fallen die Mittelpunktsstrahlen kürzer als die
Randstrahlen. Für Objektive gilt der gleiche Fall.
Bei Überkorrektur verformen sich die Ronchi-Linien intrafokal bauchig,
bei Unterkorrektur hingegen kissenförmig. Am besten sind 10 lp/mm. Die
Genauigkeit mit der man was sieht liegt dann am Stern bei max. L/4
PV wave.

03. Grundsätzlich kann man optische Flächen, wie die eines Spiegels
in Lambda der Oberfläche angeben, was bei Spiegeln oft so gemacht
wird, oder aber in Wellenfront. Beides verhält sich wie 1:2
Die Feinoptiker beziehen sich sehr oft auf die Oberfläche, die sie
ja herstellen und beschreiben müssen, die Meßtechniker lieber auf
die bilderzeugende Wellenfront. Das aber bedeutet, daß die Oberflächen
werte doppelt so gut sein müssen wie die Wellenfront-Werte. L/8 der
Oberfläche entspricht L/4 der Wellenfront. Dies immer dann, wenn es
sich um ein Interferogramm handelt. Dazu könnte ich einen eigenen
Roman schreiben. Interferogramme werden heute wie eine topografische
Karte aufgefaßt und auch ausgewertet. Viele Streifen kaschieren dabei
derbe Zonenfehler, also laßt Euch nicht täuschen. Die Linearität der
Streifen ist also nicht ausreichend, es kommt auch noch der Streifen-
abstand als Kriterium hinzu.

04. Zonen sind Flächenteile auf optischen Flächen, durch die die
Lichtstrahlen auf einen anderen Ort der optischen Achse fokussiert
werden. Eine abgesunkene Spiegelkante führt dazu, daß die von dort
kommenden Randstrahlen die Achse hinter dem Fokus schneiden und dann
als heller Saum um die Sterne wahrgenommen werden. ZOnen sieht man
sehr schön, wenn man das Okular defokussiert intra/extrafokal. Zonen sind gewöhnlich rotations-symmetrisch und deshalb als Ring-Berge oder
Ring-Täler erkennbar. Entscheident ist GRöße der Zonen. Die meisten
Syntas haben Zonen, eine Reihe von Spiegeln haben Zonen, weil manche
die Parabel mit Zonen-Polierer herstellen, und dann keine restlos
homogene Fläche bekommen. Hier ist nur die Frage, stört es die Optik,
oder nicht.

Vielleicht sammelt mal von Euch einer die Themen und dann bemühen sich
die Fachkundigen unter uns, dazu etwas Vernünftiges zu sagen.

Auf meiner Website gibt es eine Seite, wie man Newtons richtig
justiert. http://rohr.aiax.de

Auch kann man mich anrufen unter 09521 5136

Herzliche Grüße an alle Friedfertigen

Euer Wolfgang Rohr

Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

danke für den Beitrag - ein guter Anfang für eine Optik FAQ, denke ich.

<BLOCKQUOTE id=quote><font size=1 face="Verdana, Arial, Helvetica" id=quote>quote:<hr height=1 noshade id=quote>01. Iss natürlich besser, ich krieg eine Frage gestellt, auf die ich
antworten kann, sonst schreib' ich Euch unnützerweise das Board voll.
Ob Ihr das wollt? <hr height=1 noshade id=quote></font id=quote></BLOCKQUOTE id=quote>

Das Board vollschreiben ? Nu zu ! Es warten einige Gigabyte darauf, gefüllt zu werden ! <img src="http://www.astrotreff.de/images/icon_Smile.gif" border=0>

<BLOCKQUOTE id=quote><font size=1 face="Verdana, Arial, Helvetica" id=quote>quote:<hr height=1 noshade id=quote> Vielleicht sammelt mal von Euch einer die Themen und dann bemühen sich
die Fachkundigen unter uns, dazu etwas Vernünftiges zu sagen.<hr height=1 noshade id=quote></font id=quote></BLOCKQUOTE id=quote>

Ja, so könnte das gehen - man sollte vielleicht mit einer Art Astro - Optik - Glossar beginnen und häufig verwendete Begriffe kurz und verständlich erklären. Das geht natürlich nicht von heute auf morgen ... aber ich bereite mal was vor.

Sternfreundliche Gruesse

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

Hallo Hannes,
finde ich auch gut, so ein wenig Theorie zum Anfassen. Ich werde das als "Fachlaie" so gut ich kann unterstützen. Das geht, wie Wolfgang schon gesagt hat am besten bei konkreten Fragen.
Gruß Kurt

Hallo Hannes,

warum solltest Du meine "Weisheiten" nicht verwenden dürfen auf Deinen
Seiten. Es sind immer wieder die alten Fragen, die ich zu bestimmten
Themen gestellt bekomme. Nachdem ich damit fast jeden Tag zu tun habe,
sind entsprechend "praktisch" eingefärbt. Daher die Beantwortung einer
nicht gestellten Frage:

Wie prüft man überhaupt sinnvoll Fernrohre?

1. Durch die weit entfernten Objekte "Sterne" kommen die Lichtstrahlen
exakt parallel zu uns. Und werden vom Teleskop im Brennpunkt gesammelt
Am exaktesten trifft dies beim Newton-Parabol-Spiegel zu. Jedoch nur
auf der optischen Achse. Im Feld hat besonders ab f/4 der Spiegel
erhebliche Koma, also eine Verzeichnung der runden Sternscheibchen
in Richtung Komet = Kern+Schweif oder einfach Koma genannt. Planeten-
Beobachter stört das nicht - aber die Astro-Fotografen, weil die
auch eine exakte Auflösung im Feld wollen, jedoch brauchen die insgesamt keine so hohe Genauigkeit, wie die Planeten-Jäger.

2. Um diese Situation mit dem parallel Lichtbündel zu simulieren, setzt man im Fokus des Fernrohres den 0.01 mm künstlichen Stern,
schickt ihn das das optische System in umgekehrter Richtung, dann auf
einen mindestens L/10 PV Wellenfront genauen Planspiegel, und der
sagt: Zurück Marsch, Marsch! Also nocheinmal durchs optische System
hindurch. Heraus kommt eine doppelte Genauigkeit bei allen Messungen.
Diese Testanordnung nennt man Autokollimation, und den Lichtweg
double pass!

03. Wie das Hubble-Beispiel lehrt, kann man jedoch Optiken auch durch
Kompensation prüfen, damals falsch, weshalb Hubble eine "Brille" brauchte. Das macht man mit genau berechneten Linsen-Systemen. In diesem Fall geht das Licht einmal durchs System, also single pass, also nur einfache Genauigkeit.

04. Die Genauigkeits-Freaks behaupten nun, daß jede Hilfs-Optik von
Übel sei, womit sie genaugenommen recht haben. Nur handeln sie sich
bei der Direkt-Messung z.B. einer Parabel andere Fehlerquellen ein
und die Katz springt auf die alten Füß. Das betrifft die Diskussion
wie man einen Parabol-Spiegel exakt ausmisst:

- Mit der Caustic-Methode http://rohr.aiax.de
- mit Foucault-Zonen-Messung, die so ähnlich funktioniert
- alle prinzipiell so ähnlichen Tests?
- mit einer Kompensations-Linse im Dall-Null-Verfahren?
- oder in Autokollimation?
- oder mit dem Roddier-Stern-Test, wo am Himmel das intra/extra-
fokussierte Sternscheibchen im Rechner abgezogen wird und daraus
eine Fehler-berechnung vorgenommen wird. Soll bis L/20 PV wave
gehen. (Roddier ist Beruf-sastronom auf Hawai)
- oder eine Interferometer-Aufnahme aus dem Krümmungsmittelpunkt
und er Umrechnung der "Wellenlinen" im Rechner zu einem Nulltest.
auch nicht besonders genau, aber ohne Planspiegel möglich. Mein
Logo enthält eine solche Aufnahme.

Ich habe mich also für die Autokollimations-Methode entschieden,
weil sie eine hohe (doppelte) Genauigkeit zuläßt bei allen
Messungen: den quantiativen und den qualitativen!

Herzliche Grüße

Wolfgang Rohr

Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

eine gute Beschreibung der möglichen Prüfverfahren ... und gleich eine Frage:

Die Größe der in Autokollimation prüfbaren Optiken ist (ohne Kunstgriffe) sicher durch die Größe des Planspiegels eingeschränkt, oder ?

Wäre es dann nicht sinnvoll, dass sich jemand, der z.B. einen 15" ... 20" Spiegel poliert, diesen zuerst nach Foucault als exakte Späre ausführt.

Nun wird ein zweiter Rohling ähnlicher Größe plan geschliffen und poliert.

Schaltet man diesen beim Foucault-Test nun in den Strahlengang vor den sphär. Spiegel (dessen Kurve ja exakt ausgeführt ist), sieht man alle Fehler des Planspiegels und kann diesen ebenso exakt polieren.

Der sphär. Spiegel kann nun nach der Parabolisierung in Autokollimation getestet werden, genauso wie alle nachfolgenden Systeme, d.h. den Aufwand der Fertigung eines großen Planspiegels hat man nur einmal.

Ich frage deshalb, weil ich meine, soetwas schon gesehen zu haben ...

Sternfreundliche Gruesse

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

Lieber Matthias,

Kugelspiegel gegen Planspiegel prüfen geht nicht!
Warum?

Nun den Kugelspiegel hast Du ja aus dem Krümmungs-Mittelpunkt
heraus geprüft. Das Licht des künstlichen Sterns sitzt im
Mittelpunkt der Kugel(-Spiegel) und wird aus geometrischen
Gründen dorthin wieder in sich zurück-reflektiert.

Am Himmel ist das anders. Da kommt ein paralleles Lichtbildes
an, also kein konisches oder divergierendes Lichtbündel wie beim
Kugelspiegel. Deshalb wird es von der Parabel im Fokus oder
Brennpunkt vereinigt mit hoher Genauigkeit und nur noch mit dem
halben Radius der Krümmung oder eben dem Fokus. Wenn Du nun
Sphäre gegen Planspiegel prüfen würdest, hättest Du die typische
Abweichung der Kugel von der Parabel, diesmal aber umgekehrt.
Erst wenn Du anfängst, die Kugel in der Mitte tiefer zu legen,
wird das bei perfekter Parabel ein sogenannter Null-Test:

Ronchi-Linien sind exakt gerade, wie am Himmel,
Interferenz-Linien ebenfalls.

Fazit: nur mit einer Parabel könntest Du eine Planfläche prüfen,
aber die Parabel müßte doppelt so gut sein, wie die Planfläche,
weil das Licht 2x über die Parabel geht. (Der Planspiegel hat
natürlich eine Bohrung in der Mitte) Auf meiner Website gibt
es Bilder von dieser Meßanordnung.

Es spielen alle Gesetze der geometrischen Optik eine Rolle.

Ich hoffe es ausführlich erklärt zu haben.

Herzliche Grüße!

Wolfgang

Natürlich wäre es denkbar, ein Optik-Kompendium aufzumachen,
da müßte mindestens der Birkmeier mit dem Thema "optische
Qualität" rein, vom Wolfgang Strickling gibt es was, und wer
Französisch kann, sollte den Link auf meiner Homepage dorthin
benutzen. Vielleicht kriegen wir ja auf die Weise Kunden,
daß man sich angewöhnt, bestimmte Fragen einfach hier nachzu-
schaun.

Mit der Systematik komm ich noch nicht so zurecht. Eine prima
Einrichtung bei astronomie.de war, daß man die Antworten als
email geschickt bekam. Auch an die Verzweigung über die Bilder
oben mit nachfolgender Themen-Übersicht hatte ich mich ebenfalls
gut gewöhnt.

Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

<BLOCKQUOTE id=quote><font size=1 face="Verdana, Arial, Helvetica" id=quote>quote:<hr height=1 noshade id=quote> Kugelspiegel gegen Planspiegel prüfen geht nicht!
<hr height=1 noshade id=quote></font id=quote></BLOCKQUOTE id=quote>

Das ist klar, es ging darum, einen exakten Planspiegel zu fertigen, um die Parabel zu prüfen.

Da man im ersten Schritt einen Kugelspiegel mit Foucault-Test ja extrem genau prüfen kann, stelle ich mir das so etwa vor:

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/foucault01.jpg" border=0>
Der Kugelspiegel wird genauestens im klassischen Foucault-Test geprüft.

Nun erfolgt die Fertigung des Planspiegels ... um ihn zu prüfen, benutze ich den genauen Kugelspiegel als Prüfnormal.

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/foucault02.jpg" border=0>
Alle Fehler, die nun noch zu sehen sind, müssen vom Planspiegel kommen und können nun korrigiert werden ...

Der fertige Planspiegel kann nun zur Prüfung des im 3. Arbeitsgang parabolisierten Kugelspiegels benutzt werden ... und jedes weiteren Parabolspiegels, der zu prüfen ist.

Oder mache ich einen Denkfehler ? Wenn nicht, würde ich - wenn ich mal Platz und Zeit dafür habe - zuerst den Kugelspiegel fertigmachen, den Planspiegel daran prüfen, den Kugelspiegel parabolisieren und dann das Gesamtsystem in Autokollimation am Planspiegel testen.

Aufwendig, aber genau. Und der Planspiegel wird ja nicht schlecht <img src="http://www.astrotreff.de/images/icon_Smile_cool.gif" border=0>

nachdenklich ...

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

Matthias,

In dieser Meßanordnung hast Du recht!
Natürlich gibt es trotzdem eine Möglichkeit, einen Planspiegel gegen
einen Kugelspiegel zu prüfen, auch gegen einen Kugelspiegel der
kleiner wie der Planspiegel ist. In Amateuer Making Teleskop Band III
wird dieses Verfahren beschrieben, wie es Ronchi verwendet hat:

Man prüft den Kugelspiegel, wie sonst auch aus dem Krümmungs-
mittelpunkt - benutzt aber den Planspiegel gewissermaßen als
Umlenk-Spiegel, wie bei einem Newton-System den Fangspiegel.
Für diese Prüfanordnung geht dann das Licht 2 x über den Planspiegel
der auf diese Art doppelt so genau geprüft wird. Auf diese Art habe
ich meinen eigenen Prüf-Plan-Spiegel 400 mm Durchmesser gegen
einen 200 mm Durchmesser Kugelspiegel geprüft. Der Kugelspiegel
sollte dann jedoch sehr exakt sein bwz. mindestens L/10 PV wave und
besser sein, was in meinem Fall ja ganz wichtig ist.

Auch die Rauhheit meines eigenen Ploanspiegels habe ich auf diese
Art gegen einen 300-er Kugelspiegel von Lichtenknecker geprüft, weil
ich wissen wollte, wieviel Rauhheit mein eigener Planspiegel beim
Test ins Spiel bringt. Und weil mein Planspiegel extrem glatt ist, war
ich anschließend beruhigt.

Aus diese Art also läßt sich eine Planfläche gegen eine Kugel prüfen.

Seid alle gegrüßt!

Wolfgang Rohr

Wolfgang Rohr

Hallo ihr Meister der Wellenfront,

nach soviel Theorie drängt sich mir die Frage auf wie man einen genauen Planspiegel im Praktischen fertigt, d.h. welche Werkzeuge brauche ich zum Polieren und wie gestaltet sich die Strichführung?
Beim schleifen/polieren zweier Flächen bildet sich ja bekanntlich in kürzester Zeit ein Radius, wird hier oft oben u unten gewechselt oder wie geht das vonstatten?

Grüße

--
Roland
http://www.videoastronomie.de/

<img src="http://www.videoastronomie.de/Divers/15er.gif" border=0>

Tach Roland,

die unten laufende Schleifschale ist etwa ein drittel größer, als das Werkstück.
Haarlineal und Ringsphärometer sind beim Schleifen Pflicht - Abweichungen (hohl/erhaben ... oder Rand- und Mittenauflage) werden durch die Größe der Schleifbewegungen korrigiert.

Der Rest ist Übung.

feinoptische Grüße

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

Hallo Roland,

Dir graust es vor gar nix!

Ein Planspiegel iss so ziemlich das ekelhafteste, was ich mir
vorstellen kann, zu polieren.
1. Weil er zu Prüfzwecken benutzt wird, muß er homogen sein.
Die Fläche darf zwar einen Radius so um die 100 km haben,
aber er sollte möglichst keine Zonen haben - die würdest
Du nämlich wieder bei der Prüfung anderer Optiken finden.
2. Er sollte extrem glatt sein, weil Du damit auch noch eine
Aussage über die Glätte anderer Flächen treffen willst.

Es geht also nicht nur um den Foucault-Test und den Interfero-
metertest sondern auch noch um den Rauhigkeits-Test. Und alle
Tests verlangen eine hohe Planspiegelgenauigkeit und Flächen-
güte.

Deshalb wird die Fläche eher abgezogen und bei Feinoptikern
immer von oben poliert, das geht bei denen sowieso nicht
anders. Der Polierer sollte daher möglichst leicht sein.
Der Alois Ortner weiß sehr viel darüber, der hat 40 Jahre
Erfahrung als Feinoptiker-Meister aus der Industrie.

Erst mal herzliche Grüße!

Wolfgang Rohr

Hallo Boardmaster: Wie krieg ich denn mein Logo in das
"Posting" ?

Wolfgang Rohr

Hallo Wolfgang,

ich habe mir erlaubt, etwas Forencode in Dein Benutzerprofil einzufügen, ab dem nächsten Posting sollte Dein Logo in der Signatur sein <img src="http://www.astrotreff.de/images/icon_Smile_cool.gif" border=0>

Die von Dir erwähnten Hürden beim Polieren kann ich nur bestätigen - Planoptik ist schwerer beherrschbar, als die Fertigung einer sphär. Fläche.

Aber Roland ist unerschrocken und es ist möglich.

meint

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

PS: Dein Hinweis, die Foren hier "Astronomie.de - like" bedienbar zu machen, ist nicht vergessen ... werde demnächst mal etwas experimentieren.

Moin Wolfgang u Matthias,

erstmal danke für die Info, allerdings wollte ich nicht den Eindruck erwecken jetzt auch noch Planspiegel zu schleifen, sondern mich nur einmal darüber informieren. Bevor ich nicht meinen 8" F/6.5 fertiggestellt und noch einen größeren, schnelleren Spiegel geschliffen habe wage ich mich da nicht ran. Andererseits ist es schon verlockend wenigstens einen vergleichsweise kleinen Fangspiegel irgendwann hinzubekommen, aber erst muss ich noch genügend Erfahrung mit dem Parabolisieren und Messen herkömmlicher Spiegel machen.

Gruß

--
Roland
http://www.videoastronomie.de/

<img src="http://www.videoastronomie.de/Divers/15er.gif" border=0>

Moin Hannes,

<BLOCKQUOTE id=quote><font size=1 face="Verdana, Arial, Helvetica" id=quote>quote:<hr height=1 noshade id=quote>Habe ja nun gerade meinen Dobson bekommen, der hat wie Hölle Koma Ich liege doch hoffentlich richtig, wenn ich annehme, dass es sich dabei nur um Fehler in der Kollimation handelt?
<hr height=1 noshade id=quote></font id=quote></BLOCKQUOTE id=quote>

Nein. Koma ist ein allen Parabolspiegeln eigener Abbildungsfehler, der jeden Lichstrahl betrifft, welcher mehr oder weniger. ausseraxial in das opt. System fällt, d.h. zum Rand des reellen Abbildes hin (welches Du ja mit dem Okular betrachtest) haben alle Parabolspiegel Koma. Wie stark, hängt von Öffnung und Brennweite ab.

Übrigens: Deine Sparsamkeit in Ehren <img src="http://www.astrotreff.de/images/icon_Smile_big.gif" border=0>, aber diese Anfrage wäre eines neuen Themas wert gewesen ... Platz haben wir genug ... oder willst Du seitenweise durch den Thread scrollen ? <img src="http://www.astrotreff.de/images/icon_Smile_clown.gif" border=0>

Sternfreundliche Gruesse

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

Hallo,

<BLOCKQUOTE id=quote><font size=1 face="Verdana, Arial, Helvetica" id=quote>Zitat:<hr height=1 noshade id=quote> ich denke mal, das direkt auf der optischen achse das bild schon einigermaßen komafrei sein sollte <hr height=1 noshade id=quote></BLOCKQUOTE id=quote></font id=quote><font face="Verdana, Arial, Helvetica" size=2 id=quote>

Auf jeden Fall. Wenn in der Bildmitte an den Sternen "Schwänzchen" oder ähnliche Unregelmäßigkeiten auftauchen oder sich das Bild nicht exakt fokussieren läßt, ist das System dejustiert, nicht austemperiert (könnten Luftschichten im Tubus sein) oder weist andere Fehler auf.

Am besten, Du skizzierst mal den Fehler und stellst ihn mit einer möglichst exakten Beschreibung hier ins TecBoard.

meint

--
Matthias, Besitzer von DICKMOPS

<img src="http://www.sternkieker.de/rkn/images/CassLogo01.jpg" border=0>

Hi !
Ich währe euch sehr dankbar , wenn ihr mir "einfach" (ich hab nicht soviel fachwissen ) erklären könntet wie ich einen speigel herstellen, und /oder messen und berechen kann.

--==(Danke im foraus)=--

--==(Euer Krucky)==--

Hallo Krucky,

das Basiswissen, welches nötig ist, um einen Teleskopspiegel zu schleifen und zu polieren, eignet man sich nicht in wenigen Stunden oder Tagen an.

Ich empfehle Dir, Dich durch das Buch Spiegelfernrohre - selbst gebaut von Martin Trittelvitz in die Grundlagen der Materie einzuarbeiten ... sollten dann Fragen auftreten, helfen wir gerne weiter.

Gruesse - Matthias