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Das Fernrohr
 Die
Erfindung des Fernrohrs war sehr bedeutend. Wissenschaften, die sich
mit der Beobachtung von Sternen befassen, konnten sich erst durch
das Fernrohr entwickeln. Das Weltbild hat sich seitdem stark
verändert. Fast alle heutigen Kenntnisse über Planeten, Sonnen,
Kometen, Nebel usw. basieren auf der Erfindung des Fernrohrs.
Das wichtigste Bestandteil eines Fernrohres ist die, nach den
gleichnamigen platten Samen einer Erbsenpflanze benannte Linse. Das
Prinzip der Linse wurde wahrscheinlich erstmals bei einem
Wassertropfen entdeckt. Die Ägypter konnten Glasgegenstände fertigen
und entdeckten beim Betrachten dieser Gegenstände dabei bestimmt
merkwürdige Verzerrungen beim Hindurchsehen. Claudius Ptolemäus
(etwa 85-160 n. Chr.) war der erste, der diese Erscheinungen mit
Wasser gefüllten Glaskugeln untersuchte. In Form von mit Wasser
gefüllten Glaskugeln fanden auch die ersten Linsen ihre praktische
Verwendung: Sie sollten das Kerzenlicht verstärken.
Im 13. Jahrhundert wurden die ersten Brillen gefertigt: Sammel- und
Zerstreuungslinsen behoben die Weit- bzw. Kurzsichtigkeit.
Obwohl
ein Fernrohr nur die Zusammensetzung zweier Linsen benötigt, wurde
das erste Fernrohr erst Anfang des 17. Jahrhunderts von einem
holländischen Brillenmacher namens Lipper(s)hey angefertigt. Sein
Versuch, seine Erfindung patentieren zu lassen, scheiterte. Auch
wurde er beim Militär nicht gewollt.
Als Galileo Galilei (1564-1642) von der Erfindung hörte, baute er
eins nach und verbesserte es sogar noch. Durch sein Fernrohr
entdeckte er neue Planeten und Monde. Wegen seiner neuen
Erkenntnisse wurde er auch der Ketzerei beschuldigt.
Das Grundprinzip des Fernrohrs ist die Sehwinkelvergrößerung. Je
weiter weg ein Gegenstand ist, desto kleiner wird der Sehwinkel und
damit der Gegenstand. Wenn man also durch geschickte Brechung der
Lichtstrahlen den Sehwinkel vergrößert, vergrößert sich auch die
erscheinende Größe des Gegenstandes. Die vordere Linse des Fernrohrs
(das Objektiv) erzeugt bei der Brennweite ein Zwischenbild, das
durch die Linse beim Auge (das Okular) wie eine Lupe vergrößert
wird.
Heute gibt es drei Haupttypen des Fernrohrs:
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Das astronomische oder Keplersche Fernrohr
>> Das holländische oder Galileiische Fernrohr
>> Das Zugfernrohr
Das
Keplersche Fernrohr wurde von Johannes Kepler (1571-1630) entworfen
und für astronomische Beobachtungen genutzt. Durch ein solches
Fernrohr sieht man alles kopfstehend und seitenverkehrt. Dieses
Fernrohr besitzt zwei Linsen, nämlich zwei Sammellinsen, was das
kopfstehende und seitenverkehrte Bild erklärt.
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.
Das Zugfernrohr besteht aus drei Sammellinsen, bei dem wegen der
dritten Sammellinse das Bild wieder aufrecht und seitenrichtig
erscheint. Das Zugfernrohr hat seinen Namen daher, daß man es
auseinanderziehen und zusammenschieben kann, um es scharf zu
stellen.
Im Jahr 1671 suchte der britische Physiker Isaac Newton (1643-1727)
den Himmel als erster Mensch mit einem selbstgebauten
Spiegelteleskop ab. In diesen Fernrohren wird die Vergrößerung nicht
durch Brechung, sondern durch Spiegelung der einfallenden Strahlen
erreicht; so werden die oft mit der Brechung verbundenen Farbfehler
vermieden.
Alle Teleskope auf der Erde leiden an dem gleichen Mangel: Die Luft,
durch die sie ,,hindurchsehen“ müssen, ist verschmutzt und bewegt
sich. Deshalb erkennt man weit entfernte Sterne nur schwach oder
verschwommen, auch wenn die meisten Sternwarten weit entfernt von
Großstadtlichtern und Smog auf Berggipfeln liegen. Die
leistungsfähigsten Fernrohre müssten also oberhalb der Erdatmosphäre
angebracht werden. Und genau das hat man mit dem besten aller
Teleskopen, dem Hubble-Weltraumteleskop , getan: Es kreist in 616 km
Höhe um die Erde .
Wie die meisten modernen Fernrohre ist Hubble ein Spiegelteleskop:
Spiegel fangen das Bild von den Sternen oder Galaxien ein, auf die
das Gerät gerichtet ist. Jetzt können die Astronomen 50mal
schwächere und 10mal weiter entfernte Sterne erkennen als mit den
besten erdgebundenen Teleskopen. Das Hubble-Weltraumteleskop könnte
das Licht einer Taschenlampe noch aus 400.000 km Entfernung
erkennen.
Formelsammlung
Die Linsengleichung:
f = 1/b+1/g
Formel zur Berechnung der Vergrößerung eines Fernrohrs:
V = fob/fok
Der Abbildungsmaßstab:
A = B/G = b/g
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