Das astronomische Fernrohr

Trotz seiner Sehprobleme war Johannes Kepler nicht nur Astronom, sondern lieferte bedeutende Beiträge zur Optik. Bereits 1604 veröffentlichte er sein erstes diesbezügliches Werk, Astronomiae pars optica, in dem erstmals die Funktionsweise der "camera obscura", der Lochkamera, vollständig erklärt wurde. Nach der Erfindung des Fernrohrs und der erstmaligen Verwendung für Himmelsbeobachtungen durch G. Galilei war es Kepler, der bald darauf eine theoretische Erklärung für den Fernrohreffekt liefern konnte. Ohne das Brechungsgesetz zu kennen, begründete er die Funktion mittels Strahlen-Konstruktionen.

Galileis Instrument bestand aus einer Sammellinse (Objektiv) und einer Zerstreulinse (Okular). Diese Anordnung liefert keine hohen Vergrößerungen und wird heute nur noch als Operngucker verwendet. Keplers Auseinandersetzung mit Strahlengängen führte ihn dazu, ein verbessertes Modell vorzuschlagen, das auch als Okular eine Sammellinse benutzt. Einziger Nachteil ist das auf dem Kopf stehende Bild, was jedoch bei Himmelsbeobachtungen nichts ausmacht. Dieses Fernrohr wurde später als astronomisches oder eben Keplersches bezeichnet. Er veröffentlichte seine Ergebnisse 1610 im Buch Dioptrices.

Kepler selbst war nicht hauptsächlich ein beobachtender Astronom; seine Gesetze fand er mit Daten, die größtenteils noch ohne Fernrohr gesammelt worden waren.

Nur für etwa ein Jahrhundert waren Linsenfernrohre die wichtigsten Instrumente zur Himmelsbeobachtung. Sie wurden in ihrer vorherrschenden Stellung von den Spiegelfernrohren abgelöst, in denen ein Sammelspiegel als Objektiv verwendet wird. Diese lassen sich in größeren Abmessungen bauen und weisen weniger optische Fehler auf.

 

Unser selbstgebautes Fernohr

Dieses Fernrohr besteht aus zwei Sammellinsen, die in der abgebildeten Weise angeordnet sind.

Das Objektiv erzeugt ein stark verkleinertes, reelles Bild .Dieses wird durch das Okular wie mit einer Lupe betrachtet. Es entsteht ein verkehrtes, vergrößertes virtuelles Bild; bei astronomischen Objekten stört das verkehrte Bild nicht.

Die beiden Brennweiten der Linsen fallen zusammen und ihre Summe entspricht der Länge des Fernrohres. Die Vergrößerung erhält man aus dem Verhältnis der beiden Brennweiten.

Das Zwischenbild, das durch das Objektiv erzeugt wird, ist umso größer, je länger die Objektivbrennweite ist. Die Vergrößerung des Okulars ist umso stärker, je kleiner die Okularbrennweite ist.

Bauanleitung:

Du brauchst 2 Papprohre von 22 cm Länge. Für das Objektiv nimmst Du am besten eine Sammellinse mit 33cm Brennweite (=3 dpt, ein gewöhnliches Brillenglas), für das Okular eine Bikonvexlinse mit 20mm Brennweite und 11mm Durchmesser. Wenn Du das Rohr innen anschwärzt und die Linsen genau parallel anordnest, brauchst Du nur mehr scharf zu stellen. Vielleicht bringst Du noch eine Blende ca. 1cm vor dem Objektiv an, welche 20-25mm Durchmesser besitzt. Dann wird das Bild besonders scharf sein.