Akademik

Fernrohr,

 

1) Astronomie: lateinisch Telescopium, kleines Sternbild am Südhimmel, in mittleren nördlichen Breiten nicht sichtbar.

 

 2) Optik: Teleskop, Gerät, das unter Verwendung von Linsen, Prismen und/oder Spiegeln entfernte Gegenstände unter einem vergrößerten Sehwinkel zeigt, sie also scheinbar näher rückt. Dioptrische Fernrohre (Linsenfernrohre, Refraktoren) bestehen aus lichtbrechenden optischen Bauelementen (Linsen, Prismen), und zwar im Prinzip aus einer gegenstandsseitigen Sammellinse (Objektiv) und einer augenseitig dahinter angeordneten Linse oder Linsenkombination (Okular), wobei der bildseitige Objektivbrennpunkt mit dem dingseitigen Okularbrennpunkt zusammenfällt, sowie gegebenenfalls noch einem Linsen- oder Prismenumkehrsystem. Das Objektiv entwirft ein Bild des Gegenstandes in seiner bildseitigen, durch die Feldblende (Blende) begrenzten Brennebene (Zwischenbildebene), wo es sich durch das Okular wie mit einer Lupe vergrößert betrachten lässt. Bei den aus reflektierenden Elementen (Spiegeln) aufgebauten katoptrischen Fernrohren (Spiegelfernrohren, Reflektoren) wirft ein meist parabolischer Hohlspiegel (der häufig ebenfalls als Objektiv bezeichnete Hauptspiegel) die bei weit entfernten Objekten parallel ankommenden Lichtstrahlen auf einen im Allgemeinen kurz vor seinem Brennpunkt angeordneten kleinen, gewölbten Fangspiegel, der die gesammelten Strahlen direkt (Cassegrain-Teleskop) oder über Umlenkspiegel der Beobachtung mit einem Okular zuführt (Spiegelteleskop); der Fangspiegel kann auch durch eine registrierende Fokalfläche ersetzt sein (Schmidt-Spiegelteleskop). Eine Zwischenstellung nehmen die katadioptrischen Fernrohre ein, die Linsen und Spiegel oder Spiegelobjektive gleichzeitig verwenden; hierzu gehören die verschiedenen Mediale. - Bei Teilung des vom Objektiv kommenden Strahlenganges kann das Okular auch als Doppelokular für die Betrachtung mit beiden Augen eingerichtet sein. Besseres Tiefenunterscheidungsvermögen liefern Doppelfernrohre (z. B. Feldstecher, Scherenfernrohre), bei denen beidäugige Beobachtung durch zwei miteinander verbundene gleiche Fernrohre erfolgt.

 

Das Okular, im Allgemeinen eine drei- bis sechsgliedrige Linsenkombination, hat meist eine wesentlich kürzere Brennweite als das Objektiv. Das in ihm sichtbare Feld nennt man das Gesichtssehfeld, dessen Helligkeit (Lichtstärke) mit dem Durchmesser (Öffnung) des Objektivs zu-, mit wachsender Vergrößerung aber abnimmt. Die Fernrohrleistung wird durch Vergrößerung V und Objektivdurchmesser D in mm charakterisiert, die als Zahlenpaar in der Form V × D (z. B. 8 × 50) angegeben werden. Die Vergrößerung, die gleich dem Verhältnis der Brennweiten von Objektiv und Okular ist, kann bei gleichem Objektiv durch verschiedene Okulare verändert werden. Die geometrische Lichtstärke des Fernrohrs ist gleich dem Quotienten D² / V². Dieser Wert muss noch mit dem Transmissionsgrad τ der Fernrohroptik multipliziert werden, um die tatsächliche Fernrohrlichtstärke zu bestimmen; τ beträgt etwa 0,8 für vergütete und 0,56 für unvergütete optische Komponenten. Die Bildhelligkeit auf der Netzhaut ist proportional dem Quadrat des Okulardurchmessers, sofern die Augenpupille nicht kleiner ist als dieser. Objektiv oder Spiegel und Okular befinden sich so an den beiden Enden eines Rohres (Tubus), dass die Mittelsenkrechte auf das Objektiv, die optische Achse, mit der des Tubus zusammenfällt. Dieser kann von Hand gehalten oder bei Fernrohren mit starker Vergrößerung (über zehnfach) auf einem Stativ befestigt werden. (Fernrohrmontierung)

 

Arten der dioptrischen Fernrohre:

 

Das holländische oder galileische Fernrohr hat eine Sammellinse als Objektiv und eine Zerstreuungslinse als Okular, die um die Differenz ihrer Brennweiten voneinander entfernt sind, weswegen dieser Fernrohrtyp ziemlich kurz ist. Im galileischen Fernrohr existiert kein reelles Zwischenbild, sondern durch das zerstreuende Okular sieht das Auge ein im Unendlichen liegendes, aufrecht stehendes, virtuelles Bild des Gegenstandes. Verwendung findet es vorwiegend als Opernglas, mit zwei- bis dreifacher Vergrößerung oder als vergrößernde Sehhilfe Fernrohrlupenbrille. - Das astronomische oder keplersche Fernrohr verwendet als Objektiv und Okular Sammellinsen, deren Abstand voneinander gleich der Summe ihrer Brennweiten ist. Es erzeugt ein umgekehrtes, reelles Bild. - Beim terrestrischen Fernrohr wird mit einer dritten Linse eine zweite Umkehrung des Bildes und damit dessen aufrechte Stellung erreicht. Bei 10-30facher Vergrößerung wird es als Zielfernrohr und in Theodoliten verwendet.

 

Aufrechtstellen des Bildes und Verkürzung des Fernrohrs lässt sich auch mit einem porroschen Prismensatz statt einer dritten Sammellinse erzielen. In dieser Form ist das terrestrische Fernrohr als Prismenglas mit typischerweise sechs- bis achtfacher Vergrößerung bekannt, das im Allgemeinen als Doppelglas gebaut ist. Dadurch wird eine plastische Wirkung erzielt, die man beim Scherenfernrohr durch Erhöhung des Abstandes der Objektive wesentlich verstärkt. Mit Zusatzeinrichtungen wird es zur Entfernungsmessung benutzt. Sind die Arme des Scherenfernrohrs so gedreht, dass beide Objektive oberhalb des Beobachters nahe beisammen stehen, bezeichnet man es als Periskop. Beim Doppelblickfernrohr wird der Strahlengang geteilt und zwei verschiedene Okularen zugeleitet, sodass zwei Beobachter gleichzeitig denselben Gegenstand betrachten können. (astronomische Instrumente)

 

Geschichte:

 

Das dioptrische Fernrohr wurde um 1608 wahrscheinlich von dem niederländischen Brillenmacher H. Lipperhey erfunden. Da diese Erfindung (Vereinigung einer Konvexlinse und einer Konkavlinse in einem Rohr) relativ leicht nachzuahmen war und sich auch schnell verbreitete, wurde die Priorität Lipperheys gegenüber anderen Erfindern vielfach angezweifelt. G. Galilei baute sein Fernrohr nach ihm zugegangenen Informationen aus den Niederlanden selbst und war vermutlich der Erste, der ein Fernrohr auf Gestirne richtete und damit zahlreiche neue Erkenntnisse gewann. J. Kepler lieferte dann 1610/11 die optische Theorie des Fernrohrs, auf deren Grundlage 1611 das nach ihm benannte astronomische Fernrohr von C. Scheiner gebaut wurde. Technische Schwierigkeiten bei der Verlängerung der Brennweiten und die auftretende sphärische und chromatische Aberration (Abbildungsfehler, Farbabweichungen) führten im 17. Jahrhundert einerseits zur Konstruktion riesiger Luftfernrohre ohne Tubus (J. Hevelius, G. D. Cassini, C. Huygens), andererseits zur Erfindung und Entwicklung des Spiegelteleskops. Das Beobachtungsgerät Fernrohr wurde in den 60er-Jahren des 17. Jahrhunderts durch die Einführung der Mikrometerschraube am damit verbundenen Messkreis und durch die Erfindung des Fadenkreuzes (Adrien Auzout, * 1622, ✝ 1691; J. Picard) zum Messgerät, besonders nach der Erfindung achromatischer Linsensysteme (1757) durch John Dollond (* 1706, ✝ 1761) und ihrer Verbesserung durch dessen Sohn Peter (* 1730, ✝ 1820) sowie Jesse Ramsden (* 1735, ✝ 1800) und J. Fraunhofer. Da jedoch die für die Objektive der Refraktoren benötigten Glassorten in der Zeit vor Fraunhofers Arbeiten keine größeren Linsen als solche mit etwa 12 cm Durchmesser erlaubten, war eine Vergrößerung der Fernrohre vorerst nur bei den Metallspiegeln der Reflektoren möglich. Die komafreien Spiegelteleskope nach B. Schmidt lösten die Epoche der dioptrischen Fernrohre in der Astronomie ab.

 

Literatur:

 

Astronom. Zusatzgeräte für Sternfreunde, hg. v. G. D. Roth (1976);

 H. Rohr: Das F. für jedermann (Zürich ⁷1983);

 S. Marx u. W. Pfau: Himmelsfotografie mit Schmidt-Teleskopen (Leipzig 1990);

 R. Learner: Die Gesch. der Astronomie u. die Entwicklung des Teleskops seit Galilei (a. d. Engl., Neuausg. 1991).

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

optische Geräte: Der Blick in den Kosmos

 

Naturwissenschaft und Technik: Ein neues Weltbild setzt sich durch