Öffnung, Helligkeit und Strahlstärke

[_Ansel_]

Hallo zusammen,

um es kurz zu fassen: ich wüsste gerne mehr über die Bedeutung der Menge an Photonen, die in mein Teleskop fallen.

1) Nehmen wir an, ich besitze zwei Teleskope, beide mit gleichen Öffnungsverhältnis. Eines dieser Teleskope hat eine Öffnung von d=500mm, dass andere eine Öffnung von d=100mm. Eines schönen Abends richte ich diese Instrumente auf die Venus. Was sehe ich?

Aus Intuition würde ich behaupten, dass das erste Teleskop ein helleres Bild zeigt. Schließlich „sammelt" es mehr Photonen. Aber stimmt das auch wirklich?

Dies ist der erste Teil meiner Frage. Je nach Antwort folgt der Rest... ich freue mich über jeden Beitrag!

Clear skies
Ansel

 

[Kerste]

Das größere Teleskop hat bei gleichem Öffnungsverhältnis eine längere Brennweite, damit ist das Bild größer, und die Photonen verteilen sich auf eine größere Fläche. Daher ist das Bild in beiden Teleskopen gleich hell.

Der Unterschied ist: Das größere Teleskop kann wegen der größeren Öffnung mehr Details auflösen (und zu Details gehören auch schwächere Sterne, die sich dann aus dem Hintergrundrauschen lösen – daher mehr Grenzgröße bei größerer Optik).

Ein helleres Bild hast du nur, wenn beide Teleskope die selbe Brennweite (und somit Vergrößerung) haben, bei unterschiedlicher Öffnung. Dann wäre das größere Teleskop lichtstärker (drum heißt das auch lichtstärker ) und schneller (da in kürzerer Zeit die selbe Helligkeit auf einem Foto erzielt wird).

Bei gleicher Austrittspupille ist das Bild im Okular auch immer gleich hell, egal wie groß das Teleskop ist. Auch hier: Die höhere Auflösung (und Vergrößerung) des größeren Teleskops lässt dich mehr erkennen, aber das Bild wird nicht heller.

Beste Grüße,
Alex

 

[AstroPZ]

Hi,

bei DeepSky Objekten geht es um Flächenhelligkeiten bzw. um den Kontrastunterschied zwischen dem Himmelshintergrund und dem Objekt.

Ich benutze für eine Sichtbarkeits-Abschätzung/Simulation Eye&Telescope.
Hier am Beispiel M51:

Links der Newton 150/750mm, rechts der Newton 305/1500mm, gleiches Okular, gleiches Öffnungsverhältnis daher gleiche AP:



M51 ist im Newton 150/750mm nicht mehr erkennbar, im Newton 305/1500mm dagegen schon.

Gruß
Peter

 

[Kerste]

Hallo Peter,

check deine Simulation doch nochmal - im Screenshot hast du links das 16er Nagler mit 3,5mm AP und rechts das 35er Panoptik mit 7mm AP.
Du hast selbe Vergrößerung eingestellt, nicht selbe Austrittspupille.

Beste Grüße,
Alex

 

[Andreas_L]

Hallo Ansel,

bei flächigen Objekten ist es so, wie Alex schon geschrieben hat:

Das größere Teleskop hat bei gleichem Öffnungsverhältnis eine längere Brennweite, damit ist das Bild größer, und die Photonen verteilen sich auf eine größere Fläche. Daher ist das Bild in beiden Teleskopen gleich hell.

Bei Sternen, also punktförmigen Objekten, ist es anders:
Hier siehst du immer nur das Beugungsscheibchen. Das ist in beiden Fällen gleich groß (im Primärfokus in µm gemessen), da das Öffnungsverhältnis beider Optiken gleich ist. Somit liefert dir das größere Teleskop hellere Sterne. Damit siehst du dann auch schwächere Sterne. In deinem Beispiel hast du einen Helligkeitsgewinn von 25-fach, oder 3.5mag.

Gruß,
Andreas

 

[AstroPZ]

Hi Alex,

Hallo Peter,

check deine Simulation doch nochmal - im Screenshot hast du links das 16er Nagler mit 3,5mm AP und rechts das 35er Panoptik mit 7mm AP.
Du hast selbe Vergrößerung eingestellt, nicht selbe Austrittspupille.

Beste Grüße,
Alex

oh, Mist.
Hatte vorher 2 verschiedene Bilder gespeichert, da war es noch richtig. Dann habe ich beides in einem Bild angelegt. Da war's dann falsch.

Hier sollte der Vergleich von M51 in der Okular Ansicht jetzt stimmen:


Links M51 praktisch nicht sichtbar in Newton 150/750mm, rechts dagegen gut in Newton 300/1500mm.
Gleiches Okular, Nagler 16mm. Damit gleiche AP, aber natürlich verschiedene Vergrösserung.

Gruß
Peter

 

[_Ansel_]

Hallo Alex, Peter und Andreas,

danke für die hilfreichen Antworten! Das Programm Eye&Telescope sollte ich mir wohl auch zulegen.

Die Formulierung „punktförmige Objekte" legt nahe, dass nur Sterne in dem ersten Teleskop heller erscheinen. Wie verhält es sich jedoch mit annähernd punktförmigen Objekten? Würden die Jupitermonde im größeren Teleskop heller erscheinen, während der Jupiter selbst in beiden Instrumenten gleich aussieht (von der unterschiedlichen Vergrößerung mal abgesehen)?

Gruß
Ansel

 

[gambler]

Hallo zusammen,

Eine Ergänzung, die vielleicht hilfreich ist: Die Intensität (Lichtmenge pro Flächeneinheit) ist bei beiden Teleskopen gleich. Beim größeren Teleskop ist das Bild aber größer, dadurch ist die gesamte Lichtmenge (Integral über die Intensität), die am Auge ankommt, größer. Das ist auch das, was man erwartet, wenn man sagt, dass das größere Teleskop mehr Licht sammelt. Es kommt sowohl bei Sternen als auch bei flächigen Objekten eine höhere Lichtmenge (Energie) im Auge an.

VG
Hermann