Günstigster Lichteimer mit Kugelspiegel?

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MartinElsaesser

MartinElsaesser

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Hallo,

Sonntag morgen wollte ich eine Sternbedeckung beobachten, bin aber wegen starker Schleierwolken und einem zu kleinen Fernrohr (140mm Refraktor) an der Helligkeit des Sterns gescheitert. Nun stellt sich mir die Frage, wie wohl ein finanziell minimiertes, deutlich größeres Gerät nur für diesen Zweck aussieht, daß

1) möglichst viel Licht sammelt
2) auf wenige Pixel (10my) konzentriert. Das muß aber nur für die Bildmitte funktionieren.

Ein sehr kurzbrennweitiger Parabolspiegel sollte das natürlich gut können, aber die Parabolisierung ist wohl recht aufwendig/teuer.


Wie sieht es denn mit einem Kugelspiegel aus, der ja wohl einfacher/günstiger herzustellen ist? Wie groß ist denn da das Sternscheibchen auf der Achse, für einen gegebenen Durchmesser/Brennweite? Hat da jemand eine kleine Formel? Und könnte ich das Scheibchen mit einem billigen Korrektor (Einzellinse?) ausreichend verkleinern? Es geht ja nur um die Bildmitte.

Ich denke da so an Durchmesser ab 350mm und es geht mir erst mal nur um die Optik. Wer hat da eine gute Idee?

Grüße,
Martin
 
Hallo Martin,

Frage:
Warum muß es ein kurzbrennweitiger Spiegel sein?
Visuell knnst du doch einen langbrennweitigen Spiegel nehmen,
die Vergrößerung ergibt sich ja aus
Teleskopbrennweite geteilt durch Okularbrennweite.

Photographisch im Primärfokus sieht das natürlic anders aus,
da ist das Beugungsscheibchen des langbrennweitigeren Teleskope
größer als das des kurzbrennweitigeren Teleskopes mit gleicher Öffnung.

Parabolisierung, ja oder nein?

Siehe dazu das Buch:
Rutten/van Venrooij: Telescope Optics

Ein Kugelspiegel weist den Abbildungsfehler "sphärische Aberration" auf.
Parallel zur optischen Achse einfallende Strahlen sollren
in einem Punkt gebündelt werden.
Aber beim Kugelspiegel schneiden sich achsferne Strahlen
näher am Spiegel als achsnahe Strahlen. Dadurch gibt es
nicht einen Brennpunkt, sondern viele verschiedene Brennpunkte,
für jede Spiegelzone einen. Es entsteht eine "Brennlinie".

Man kann den Fokussierer so einstellen, daß man den Bereich
wählt, an welchem der Spot a kleinsten erscheint.

Nun ist es aber so, daß bei geringer sphärischer Aberration
dieser Fehler auch nur geringe Auswirkungen jat. Beispiel:

Der 114/900mm Einsteiger-Newton.
Der kann noch beugungsbegrenzt abbilden.
Der 114/500mm Kugelspiegel-Newton hat aber so starke sphärische
Aberrtion, daß er nur noch stark aufgeblähte Sterne zeigen kann.

Je größer die Öffnung des Kugelspiegel-Newtons, desto länger
muß seine Brennweite sein um die Sphärische Aberration im
Beugungsscheibchen zu halten.
Bei großer Öffnung also sehr langbrennweitig...

Es gibt aber eine Alternative:
Du kannst einen Kugelspiegel verwenden und mit einem mehrlinsigen
Korrektor kombinieren. Georg Dittie hat einen solchen Korrektor
für große lichtstarke Kugekspiegel gerechnet ("Krümel-Korrektor").

Die Intention war dabei große Bobsons einfach und dabei gut
und preiswert herstellbar zu machen.
Ein 24" Spiegel mit f/3,3 würde als Parabolspiegel sehr teuer
und sehr schwierig sein.
Als Kugelspiegel ist er dagegen erschwinglich und auch vom
Selbstschleifer relativ leicht herstellbar.
Die sphärische Aberration sollte dann per mehrlinsigem Korrektor
eliminiert werden.
Ich habe aber nie davon gehört daß dies bei einem Groß-Dobson
verwirklicht worden wäre...

Wenn du selbst ausprobieren willst wie die Spots deines
Wunsch-Newtons ausfallen kannst du das mit dm einfach zu
bedienenden Free-ware Programm "Winspot" simulieren:

http://bhs.broo.k12.wv.us/homepage/alumni/dstevick/spotplot/winspot.htm


Edit:
Ich habe das mit Winspot simuliert und demnach sollte ein
sphärischer Spiegel mit 350mm Öffnung bei f/13 seine Strahlen
in das Beugungsscheibchen bekommen. Ziemlich lang, das Aas.
Außerdem ist die MTF dann immer noch nicht ideal.
Überschlägig sollte der Spot nur etwa den halben Durchmesser
des Beugungsscheibchen haben um bei der MTF ganz auf der
sicheren Seite zu sein. Das ist beim 350mm Spiegel dann
bei etwa f/16 der Fall. Cheers!

MfG,Karsten
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Martin,
Zitat von MartinElsaesser:
[...]Es geht ja nur um die Bildmitte [...]
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Warum dann einen 350 mm Spiegel? ?)

Je größer der Spiegel-Durchmesser bei sphärischen Spiegeln, desto grösser das Verhältnis F/D, um noch vernünftige Abbildungen zu erhalten. Wenn Du NUR die "Bildmitte" verwenden willst, nützt Dir der große Spiegel recht wenig, da Du die Lichtstärke nicht wirklich effektiv nutzen kannst. Denn die achsfernen Strahlen verschwinden auch in der "Bildmitte" im Nirwana Namens "sphärische Aberration" und tragen NICHT wirklich zum Lichtgewinn bei.

Ich habe in einem anderen Thread schon gestern was dazu geschrieben. Die Formel für eine Mindestbrennweite F^min für sphärische Spiegel hat André Couder entwickelt:

F^3 = 34,9 * D^4 - wobei D und F in cm (!) angegeben werden.

Nach dieser Formel wächst F^min mit D. Bei D = 350 mm kommst Du auf F^min = 3740 mm (F/10,7). Auf Deutsch: Du brauchst ne Leiter :/

Ein 5"-Spiegel sollte nach dieser Formel mindestens 950 mm Brennweite haben (F/7,6).

Kurzbrennweitige Kugelspiegel = bringt nichts. Denn je kürzer die Brennweite desto schlechter die Abbildung. Auch in der Bildmitte.

Trotzdem sollte ein sphärischer Spiegel (wenn er vernünftig berechnet und geschliffen wird) eine akzeptable Leistung bringen. Aber um das F^min kommst Du wohl nicht drum herum.

Und ab einer gewissen Größe macht auch das Parabolisieren eines Spiegels richtig Sinn...

Gruß
Matthias
 
Ich denke da so an Durchmesser ab 350mm und es geht mir erst mal nur um die Optik. Wer hat da eine gute Idee?
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Martin,

350 mm - das sind doch 14"

Dann besorg Dir doch ein gebrauchtes C14 oder das Meade Äquivalent. Sowas ist kompakt und deshalb allemal praktischer als so ein Kugelspiegel mit langer Brennweite. Und die sphärische Aberration bist Du auch los dank Schmidt-Platte.

Ich kann mir nicht recht vorstellen, dass Du mit einem Selbstbau Geld sparst, wenn Du alles zusammenrechnest.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 
Hallo Leute,

leider ist es mir nicht gelungen das Optik-FAQ von Georg Dittie
im Netz zu finden. Zum Glück habe ich mir seinerzeit eine Kopie
dieser PDF Datei gespeichert. Falls ich es doch noch online
finden sollte hänge ich den Link hier an.

MfG,Karsten
 
Hallo Martin !

Ich habe vor 2 Jahren versucht selbst eine Formel für den kleinsten Kreis
gleichmäßiger Ausleuchtung, möglichst einfach zu machen.
Auch nur um schnell zu wissen in welcher Größenordnung man ist.
Grundlage war die Schnittweitendifferenz der Parabel die bei
einen Kugelspiegel im Brennpunkt nur halb so groß ist.
Eine genaue Zeichnung hat gezeigt das der kleinste Kreis
gleichmäßiger Ausleuchtung nur ein viertel so groß wie der
vom größten Streukreis ist.

Das sieht man auch gut im Bild 17a auf der Seite, auf die dich
Peter hingewiesen hat.

Bei meiner Formel ist
D Spiegeldurchmesser
R Spiegelradius

( D/2 )^2 / 4R *D/2R

Bei einen Spiegel deiner Vorstellung mit Dm 350 f/4 ist der kleinste
Kreis gleichmäßiger Ausleuchtung schon 0,171 mm groß.

Ob du mit dieser Schärfe zufrieden bist kannst du selber entscheiden.
Die Leuchtdichte wird da auch nicht mehr besonders groß sein.
Kann aber sein das bei Tag ein größeres Pünktchen schneller sichtbar ist.
Weiter geht’s mit probieren.

Viele Grüße
Alois
 
Hello all,

Danke für die vielen Meinungen.

Langbrennweitige Kugelspiegel sind wohl keine Option, da wird das Teil viel zu lang und die Brennweite passt dann auch überhaupt nicht zu einem Seeingscheibchen von 2Bogensekunden bei 5my - 10my Pixeln. Es muß schon ein recht extremes Öffnungsverhältnis sein.

Die Größe von mindestens 350mm hat mich interessiert, da ich eh schon einiges an Optik habe (70, 80, 110, 140, 150, 200, 300mm f/3.4, ...) und einfach wissen wollte, wie man noch mehr Durchmesser für diese spezielle Aufgabe für minimales Geld kriegt.

Natürlich ist sphärische Aberration beim Kugelspiegel das Hauptproblem. Dank der kurzen Rechnung von Alois (und den anderen Beiträgen) ist klar, daß es definitiv einen Korrektor braucht, denn mit fast 170my Sternscheibchen wäre ja die gewünschte Lichtkonzentration in keinster Weise erreicht. Allerdings braucht es für den optimalen Nachweis einer Punktquelle wohl auch keine Abbildung auf genau 1 Pixel, sondern eher 2x2, aber 170my sind davon immer noch meilenweit entfernt.

Natürlich wäre das bekannte 16" Spiegelset eine technisch einfache und wohl sehr günstige Option, die auch andere Nutzung offenließe. Was wohl rauskommt, wenn ich die Brennweite mit einem Reducer halbiere?

Muss mal ein bischen weitersuchen, nach Korrektoren und sowas. Oder doch endlich mal den 300mm Spiegel in ein Teleskop einbauen.

Danke und Gruß,
Martin
 
Hallo Martin,

man könnte natürlich bei der Anforderung 10µ mal drüber nachdenken, ob man einen Jones-Bird aus einem Cat-Newton (oder diesem 10" Deepsky-Newton) herausoperiert und mit wechselndem Abstand und viel probieren an so einem Eimer ans drehen bringt.
Nur... ich halte das Risiko für groß, da mehr Geld drin zu versenken, als eine saubere 14" Lösung überhaupt kosten würde.

Clear Skies
Sven
 
Zitat von KaStern:
Hallo Leute,

leider ist es mir nicht gelungen das Optik-FAQ von Georg Dittie
im Netz zu finden. Zum Glück habe ich mir seinerzeit eine Kopie
dieser PDF Datei gespeichert. Falls ich es doch noch online
finden sollte hänge ich den Link hier an.

MfG,Karsten
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Hallo Karsten,

das scheint es online nicht mehr zu geben, habe neulich mal vergebens danach gesucht. Sehr schade, es ist eine bemerkenswert lesbare Einführung aus der Feder eines Experten. Vielleicht kann man den Autor mal bewegen, den Text wieder zu publizieren?

Jopari
 
Hallo Martin,

das angesprochene Spiegelset in 16" ist tatsächlich die billigste Möglichkeit für "Neu", auch Gebraucht wird das nicht viel günstiger gehen.
Der Witz eines Parabolspiegels ist nämlich, das der streng genommen nur auf der Achse den theoretisch kleinsten Bildpunkt zustande bringt, also exakt das was Du suchst.
Vergiss den Kugelspiegel, eine wirklich gute Kugel ist auch teuer. Und ein Korrektor der nicht in Großserie gebaut wird, das wird so richtig mega-[zensiert]-teuer, dafür bekommst Du einen 20"-Parabolspiegel.

Viele Grüße
Kai
 
Hallo Martin,

wenn Du Lust hast, kann ich Dir das ja mal auf der VSW rechnen. Das mit dem Korrektor ist ein zweischneidiges Schwert. Man bekommt nix geschenkt. Wenn Du einen sehr großen Fehler wie die Sphärische Abberation eines kurzbrennweitigen, großen, Spiegels korrigieren willst, steigen alle mechanischen Anforderungen an den Korrektor wie Zentrierung usw. in astronomische Höhen. Die Mechanik würde so teuer werden, daß es die Kosten der Parabolisierung des Spiegels bei weitem übersteigt. Von der Sonderanfertigung des Korrektors ganz zu schweigen.

Clear skies

Tassilo
 
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