Das 1.Fernrohr (Holländisches oder Galileiisches Fernrohr) wurde 1609 vom Holländer Hans Lippershey erfunden.
Von Galileo Galilei wurde es weiterentwickelt.
1611 baut Johannes Kepler das astronomische Fernrohr.
Lichtbrechung = Lichtstrahlen werden beim Übergang von einem Medium ( z. B. Luft) in ein anderes Medium (z. B. Glas) gebrochen.
Entscheidend ist, ob es sich um ein optisch dünneres oder optisch dichteres Medium handelt. Beim Übergang von einem dünneren in ein dichteres Medium wird der Strahl zum Einfallslot hin gebrochen.
Je stärker der Unterschied der beiden Medien ist umso stärker ist die Lichtbrechung und die Brechung ist umso stärker, je größer der Einfallswinkel ist.
Ist der Einfallswinkel aber 0 so tritt die Totalreflexion ein, das heißt der Brechungswinkel ist 0.
? wie ist das Medium im Raum ausgerichtet ?
Der Grad der Lichtbrechung wird auch als Brechungsindices bezeichnet.
Das Brechungsgesetz beschreibt die Abhängigkeit und das Verhältnis der Winkel a und ß von den Brechungsindices n1 und n2.
Beispiele für verschiedene Materialien
| Material - Medium | Brechungsindices „ n“ |
|---|---|
| Vakuum | 1,000 |
| Luft | 1,0003 |
| Wasser | 1,333 |
| Kohlendioxid | 1,0045 |
| Glas | 1,5 -1,9 |
| Diamant | 2,417 |
Bei einer Lichtbrechung durch eine Scheibe wird der Lichtstrahl erst einmal zur Achse hingebrochen und dann von ihr weggebrochen. Als Ergebnis erhalten wir eine Parallelverschiebung.
Bei der Lichtbrechung durch ein Prisma wird der Lichtstrahl ebenfalls zur Achse hin gebrochen aber auf Grund der Oberflächenausrichtung ergibt sich diese Brechung 2 mal in die gleiche Richtung.
Das Phänomen der Lichtbrechung wurde wahrscheinlich beim Wassertropfen entdeckt.
Claudius Ptolemäus (etwa 85-160 n. Chr.) untersuchte die Lichtbrechung mit Glaskugeln, die mit Wasser gefüllt waren. Diese mit Wasser gefüllten Glaskugeln waren der Vorläufer der aus massiven Glas bestehenden Linse.
Die ersten Linsen wurden als Brillengläser zur Korrektur von Fehlsichtigkeit verwendet.
Die Form von Linsen ist meist sphärisch ( sphaira – griechisch = Ball) ,das Ende der Flächen sind Kugelflächen
Die 1 Linsen waren aus Glas später kamen Kunststoffe und Kristalle dazu.
Die Brennweite ist die wichtigste Leistungsangabe einer Linse. Die Brennweite definiert den Abstand der Linsen zum Brennpunkt (siehe Bilder).
Die Linsen bestehen aus 2 lichtbrechenden Flächen.Mindestens eine der Flächen ist konvex (nach außen gewölbt ) oder konkav (einwärts )gewölbt.
Wenn bei Bikonfexlinsen ( Sammellinsen) der Lichtstrahl parallel eintrifft, werden die äußeren Strahlen zum Einfallslot hin gebrochen. Die Strahlen treffen sich beim Brennpunkt (gelber Kreis). Der Abstand zwischen Brennpunkt und Linsenmitte wird als Brennweite bezeichnet. Die Bezeichnung Sammellinse ist auf die Sammlung der Lichtstrahlen beim Brennpunkt hinter der Brechung durch die Linse zurückzuführen.
Die 2 Möglichkeit der Brechung der Lichtstrahlen bei einer Sammellinse ist die Umkehrung einer vorherigen Brechung. Der Ausgangspunkt der Strahlen ist ein Brennpunkt und die Strahlen entfernen sich voneinander. Durch die Linse werden sie so gebrochen, das sie am Ende parallel verlaufen.
Wenn bei bikonkaven (Zerstreuungslinse) Linsen die Lichtstrahlen parallel eintreffen werden sie weggebrochen .Die Verlängerung der weggebrochenen Strahlen bildet ein scheinbaren Brennpunkt (gelber Kreis). Die Bezeichnung Zerstreuungslinse ist auf das Zerstreuen der Lichtstrahlen durch die Linse zurückzuführen.
Die ersten Fernrohre bestanden aus 2 Linsen. Man geht davon aus, das das Fernrohr durch die zufällige Betrachtung der Lichtbrechung von 2 Linsen erfunden worden ist.
1 Linse = Objektiv erzeugt ein reelles Zwichenbild
2 Linse = Okular wirkt wie eine Lupe und vergrößert das reelle Zwichenbild vom Objektiv
Später wurden Fernrohre auch mit Spiegeln und Prismen ausgestattet.
Johannes Kepler (1571-1630) erfand das Keplersche Fernrohr. Wie der Name schon verrät, wurde es für astronomische Beobachtungen genutzt. Das Fernrohr besteht aus 2 Sammellinsen. Durch die Lichtbrechung der beiden Sammellinsen sieht man alles Kopfstehend (siehe Bild).
Das holländische oder Galileiische Fernrohr wurde von einem holländischen Brillenmacher entwickelt und von Galilei weiterentwickelt. Auch dieses besteht aus zwei Linsen, wobei aber das Okular eine Zerstreuungslinse ist, wodurch das Bild aufrecht und seitenrichtig erscheint (siehe Bild). .
Das Zugfernrohr besteht im Gegensatz zum Keplerschen Fernrohr nicht aus 2 Sammellinsen sondern aus 3. Durch die 3 Linse erreicht man ein nicht Kopfstehendes Bild. Die 3. Linse dreht das Bild noch mal um (siehe Bild). Namensgebend für das Zugfernrohr war die Verschiebefunktion (auseinander und zusammenschieben )zum Einstellen der Schärfe.
Bestehen aus mindestens 2 optischen Bauteilen (Gläser). In Fernrohren sind sie für die Aufrichtung des verkehrten Bildes (auf dem Kopf stehend und spiegelverkehrt) zuständig. Bsp. Kepler- bzw. astronomisches Fernrohr.
Eines der bekanntesten Umkehrprismen ist das Poroprisma. Den Namen hat es von seinem Erfinder Ignazio Porro (erfunden ca.1854). Daher kommt auch der Name Porroprismenfernglas.
Das Prismenfernglas besteht aus 2 parallel zu einander aufgebauten Fernrohren, die miteinander verbunden sind.
Die Verbindung, der beiden Ferngläser besteht aus einem Gelenk, womit der Abstand der Ferngläser zueinander eingestellt werden kann.
Somit kann der Abstand der Ferngläser, an den individuellen Augenabstand des Betrachters angepasst werden.
Der Aufbau der beiden Ferngläser ist identisch aber seitenverkehrt.
Im Inneren befindet sich
1 . Objektiv
Das Objektiv besteht aus mindestens 2 Linsen die zu dem zu beobachtenden Objekt zugewandt sind. Durch die Bündelung des Lichtes erzeugt es die Abbildung des Motivs.
2.Prismensystem
Das Prismensystem befindet sich in der Mitte. Das Prismensystem ist für die Umkehrung der seitenverkehrten Darstellung (siehe Bild Strahlengang) zuständig. Aufgrund dieser Funktion wird es auch als Umkehrsystem bezeichnet. Das Prismensystem besteht aus mindestens 2 Glaskörpern.
3.Okular
Das Okular sind die Linsen, die dem Auge des Betrachters zugewandt sind. Ein Okular besteht aus 3 - 6 Linsen. Mit dem Okular sieht das Auge das von dem Prismensystem aufgerichtete Bild.
Die Einstellung der Bildschärfe nennt man Fokussierung. Die Fokussierung ist die Anpassung des Fernglases an die Entfernung des Motivs.
Wenn die Strahlen aus dem Okular parallel austreten, ist das Bild „scharf“(fokussiert).
Die Fokussierung wird mit einer speziellen Mechanik erreicht, die Objektiv, Prismensystem und Okular beeinflussen.
Arten und Bauformen für die Fokussierung
a) Porro – Prismensystem
b) Dachkantenprismensystem ( Schmidt-Pechan )
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