Fernrohr – So ist es aufgebaut und so funktioniert es

Wie bereits erwähnt, wurde der Grundstein für das Fernrohr, wie wir es heute kennen, bereits vor über 400 Jahren gelegt. Doch wie funktioniert ein Fernrohr eigentlich und welche Komponenten gehören dazu?

Grundsätzlich unterscheidet man eigentlich zwei verschiedene Bauformen bei den Fernrohren: Das Galilei-Fernrohr (auch holländisches Fernrohr genannt) und das Kepler-Fernrohr (auch astronomisches Fernrohr genannt).

Es gibt auch noch Sonder-Bauformen, wie z.B. Faltrefraktoren doch darauf gehe ich in einem gesonderten Artikel ein.

Das Galilei-Fernrohr (holländisches Fernrohr)

Mit dem Galilei-Fernrohr nahm alles seinen Anfang, obwohl es eigentlich ja Lipperhey-Fernrohr heißen müsste. Der holländische Brillenmacher Lipperhey hatte es um 1608 erfunden und Galilei nutzte nur die Vorlage und perfektionierte das Fernrohr.

Strahlengang im Galilei-Fernrohr

By LehrerCN (Own work) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

Hier im Bild kann man den Strahlengang und den prinzipiellen Aufbau eines Galilei-Fernrohrs sehen. Als Objektiv kommt eine konvexe Sammellinse zum Einsatz. Diese zeigt in Richtung des Objekts oder der Landschaft die man anschauen möchte.

Das reflektierte Licht geht durch die Sammellinse und trifft auf auf das Okular. Hier kommt eine Zerstreuungslinse mit einer recht kleinen Brennweite zum Einsatz, schließlich befindet sich dahinter direkt das Auge des Betrachters und dort will man ja ein scharfes Bild sehen können.

Die unterschiedlichen Arten der Linsen kann man im Bild auch an der Art wie sie dargestellt werden erkennen. Die Sammellinse hat eine bauchige, nach außen gewölbte Form. Die Zerstreuningslinse ist nach innen gewölbt.

Die Brennpunkte von Objektiv und Okular fallen zwischen Okular und menschlichem Auge zusammen. Das Bild, das hierbei entsteht, ist aufrecht und seitenrichtig. Allerdings ist das Sichtfeld recht klein.

Das Kepler-Fernrohr (astronomisches Fernrohr)

Etwas anders funktioniert das von Kepler beschriebene Fernrohr.

Sowohl als Objektiv (1) als auch als Okular (2) kommen konvexe Sammellinsen zum Einsatz. Das ist schon mal anders als beim Fernrohr nach Galilei. Der Abstand beider Linsen ist die Summe der beiden Brennweiten. Im Bild als f1 und f2 beschriftet.

An Punkt 5, da wo sich der Strahlengang kreuzt, entsteht ein reelles Bild, das verkehrt herum und seitenverkehrt ist. Schaut man durch das Okular erfolgt ein Lupen-Effekt, man hat den Eindruck den Gegenstand vergrößert zu sehen.

Allerdings steht alles auf dem Kopf und ist seitlich verkehrt. Was bei Beobachtungen auf der Erde (Landschaften oder Tiere z.B.) eher hinderlich ist. Bei astronomischen Beobachtungen stört es aber nicht, da es im Weltall eh kein oben und unten gibt.

Wie man das Bild noch drehen kann

Teleskop zur Landschaftsbeobachtung

Aus einem Fernrohr, das nach dem Kepler-Prinzip funktioniert, lässt sich auch ein Fernrohr machen, das man für Landschafts- oder Tierbeobachtungen einsetzen kann. Hierzu muss natürlich das Bild um 180 Grad gedreht werden, denn wer beobachtet schon gern Tiere die auf dem Kopf stehen.

Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Man kann z.B. zwei Spiegel zwischen Objektiv und Okular platzieren, die um 45 Grad geneigt sind. Oder aber man greift auf Prismen zurück, die ähnlich funktionieren. Häufig kommt dabei das sogenannte Porroprisma zum Einsatz.

Oder aber es wird seitens der Hersteller auf eine weitere Sammellinse zurück gegriffen, die das Bild dann erneut umdreht und das Objekt somit für den Betrachter wieder richtig dargestellt wird.

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