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:
>> 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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