Lamento über Schärfe und Kontrast
Hallo Hannes,
da ich wegen einer leider noch immer nicht überstandenen schweren Atemwegs-
infektion den schönen klaren Abend nicht zum spechteln nutzen kann <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smirk.gif" alt="" />
möchte ich nochmal auf dein Posting eingehen.
Und zwar einmal Grundsätzlich auf den Begriff Schärfe,so wie ich ihn benutze.
Schärfe bedeutet (für mich),daß es einen Punkt auf der optischen Achse gibt,
an dem ich sämtliches Licht des Objektives von sämtlichen Wellenlängen in
einem Punkt konzentriere,einen Stern dort und nur dort scharfgestllt habe.
Völlig egal welches System,welche Apertur,ein Stern auf der Achse muß in
einem Punkt scharfgestellt sein,etwas weiter weg vom Objektiv oder näher
dran,aber auf der Achse ist er etwas unscharf (dies soll unter idealen
Bedingungen gelten,Seeing,Tubusseeing,Kollimation des Teleskopes ideal).
Ich habe also einen Punkt optimaler Schärfe.Bei sehr hoher Vergrößerung
zeigt sch der Stern als winziges Scheibchen,sowie die Beugungserscheinungen.
Aber auch bei dieser Vergrößerung hat das (ideale) Teleskop einen Punkt,
an dem das winzige Scheibchen minimal groß ist und von Beugungsringen
umgeben.Es sind immer viele Beugungsringe,aber man sieht in Abhängigkeit
des Verhältnisses Öffnung zu Sternhelligkeit manchmal nu einen Ring.
Lange Rede,kurzer Sinn:
Hat ein Teleskop keinen Farbfehler und keine sphärische Aberration und sind
die Randbedingungen ideal (perfektes Seeing,kein Tubusseeing,Kollimation
perfekt,Obekt auf der optischen Achse) dann bietet dieses Teleskop an einem
Punkt die bestmögliche Schärfe.Diese ist nur um die Beugungsunschärfe
vermindert.(Dazu später mehr)
Das heist also im Umkehrschluß:
Ein Teleskop welches sphärische Aberration aufweist,oder einen Farbfehler,
kann
nicht so scharf abbilden.
Denn sphärische Aberration bedeutet,daß Es Zonen des Objektives gibt,
die am Punkt maximaler Schärfe ihr Licht nicht im Beugugsscheibchen
vereinigen können(!)
Farblängsfehler bedeutet,daß es an dem Punkt,an welchen grünes Licht
scharfgestellt ist (und dort hoffentlich keine sphärische Aberration hat,
wie es bei einem fehlkorrigierten FH{z.B. durch falsche Linsenabstände}
der Fall wäre) ,daß am Schärfepunkt von Grün leider Blau und Rot nicht
scharfgestellt sind und dessen Licht auf eine wesentlich größere Fläche
verteilt wäre.
In seinem Posting schildert Sven seine visuellen Eindrücke mit seinem 90/1000er:
Bei der Mondbeobachtung z.B. seien die feinen Kräterchen im Mare Crisium genannt, die durch den Farbfehler flau werden. Feine Sonnenflecken sehen mit dem Gerät blau aus und nicht schwarz. Während ich zwar gerne Sonnenfotos mit Orange-Filter mache, geht mir bei der visuellen Beobachtung der Farbstich gegen den Strich.
Beim Jupiter fällt der Farbfehler auch auf, er kostet Detail an Mondschatten, an den Bändern, eben besonders an den Übergängen zwischen weiss und braun, bei denen gerade der blaue Farbanteil den Hauptkontrast ausmacht.
Ich kenne seinen 90/100er nicht,aber ich bin der Ansicht,daß der Farb(längs)fehler
nicht größer sein sollte als beim Vixen 80/1200.Wenn ein Fehler hinreichend
klein ist stört er nicht mehr oder fällt sogar gar nicht mehr auf.
Zurück zur sphärischen Aberration.
Man kann sie für Objekte auf der optischen Achse vermeiden,wenn man einen
Spiegel deformiert,ihn parabolisiert.
Ein Parabolspiegel kann das Licht eines Sternes auf der optischen Achse
für alle sichtbaren Wellenlängen und alle Bereiche der Spiegelfläche in
einem Punkt zusammenführen,abgesehen von den Beugugsbedingten Verlusten
der Apertur (sowie denen des Fangspiegels und der Spinne).
Ein Newton kann also theoretisch eine extrem hohe Schärfe zeigen,besser
noch als ein APO,der unter einer geringen Sphärochromasie leidet.
Sphärochromasie
ie sphärische Aberration ist nicht für alle Wellenlängen
beseitigt,sondern für einige Wellenlängen nur annähernd.
Nun wird man zu Recht einwenden,daß da beim Newton noch etwas im Wege ist.
Der Fangspiegel verursacht zusätzliche Beugungserscheinungen,ebenfalls die
Fangspiegelspinne.Letztere kann so ausgeführt werden,daß ihre Beugungseffekte
sich über 360° verteilenstatt etwas 4 deutliche Spikes zu bilden.
Eine solche gebogene Spienne verursacht selbstverständlich ebenfalls
Beugungserscheinungen,die etwa den gleichen kontrastvermindernden Effekt
haben wie 1/100stel RMS Wellenfront Rauhigkeit.
Das Stichwort Kontrast fiel eben.
Kontrast und Schärfe sind zwei verschiedenen Dinge,auch wenn sie immer gern
zusammengefasst werden.
Kontrast beschreibt ein Intensitätsverhältnis.Zwischen dukelschwarz und
hellweiß soll ein Kontrast von 100% bestehen.Ein Teleskop kann diesen
Kontrast aber nur bei den größten Ortsfrequenzen (= Objektabständen)
übertragen (zumindest kann sie es dort theoretisch),während der Kontrast
zu den kleinsten Ortsfrequenzen stetig abfällt und an der Auflösungsgrenze
den Wert Null erreicht.
Selbst zwei Sternpunkte vor achwarem Himmel werden nicht mehr getrennt,
Kontrast bei dieser Ortsfrequenz = Null
Die Kontrastübertragungsfunktion (MTF,modulation transfer Funktion)
beschreibt die Fähigkeit einer Optik zur Kontrastdarstellung in
Abhängigkeit von Objektabständen.
Es zeigt sich,daß die zentrale Obstruktion zu einer bestimmten Verringerung
des Kontrastes führt,einer charakteristischen Kurve.
Die gegenüber einer
idealen unostruierten Optik ,das
heist einer unobstruierten,fehlerfreien und farbfehlerfreien Optik
abgesenkte Kurve zeigt also daß die Kontrastübertragung bei mittleren Objektabständen vermindert ist.
Ebenso führt die sphärische Aberration zu einer sehr ähnlichen Kurvenform(!)
Eine 15% große Obstruktion kostet ein weniger Kontrast bei niedrigen und
mittleren Ortsfrequenzen,jedoch nichts bei den hohen Ortsfrequenzen,also
in der Nähe der maximalen Auflösung.
Eine sphärische Aberration von 1/8 Wellenfront kostet schon geringfügig
mehr Kontrast als die 15% Obstruktion,vor allem wirkt sich die sphärische
Aberration im Gegensatz zur Obstruktion auch noch bei kleinen Objekt-
distanzen aus(!)
Ich hoffe mit dem Monolog nicht zu sehr zu langweilen,aber wenn wir die
Thematik schon einmal vertiefen,warum also nicht richtig ausholen?
Ichb hoffe aus dem bislang geschriebenen (leider habe ich keine Homepage,
kann also keine Bilder zeigen) deutlich wurde,daß sehr gute Schärfe die
Abwesenheit von Farblängsfehler und sphärischen Aberrationen (und weiteren)
zur Vorraussetzung hat.
Kontrast ist da was nach Abzug aller Fehler kontrastmindernden Effekte
gegenüber einem idealen obstruktionsfreien Teleskop noch übrig bleibt.
Und da ist die Obstruktion von weniger als 20% ein geringer Faktor,bei 15%
sehr gering und bei 10% fast vernachlässigbar.
Nun wird die geringe Kontrastübertragung vieler Newtonteleskope aber immer
auf den Effekt zurückgeführt,der es fast nie ist (außer vielleicht bei
stark obstruierten Photonewtons),oder auf die Spinne(die man am Stern
durch ihre Beugungserscheinungen sieht).
Die wirklichen Gründe dagegen werden dagegen fast nie diskutiert:
1) Dekollimation:Auf der Achse ist der Newton abgesehen von der Obstruktion
perfekt.Aber abseits der Achse verliert er Aufgrund von Coma extrem an
Kontrast.Natürlich bei kleinen Öffnungsverhältnissen weniger schlimm,
weshalb er sich dadurch auch besser für visuelle Zwecke und Anfänger eignet.
2) Fehler des Parabolspiegels.Fehlkorrektur(Unterkorrektiur,Überkorrektur),
Randfehler wie abgesunkene oder hochstehende Kante,Zonenfehler wie Ringzonen.
Astigmatismus.
3) Verspannung des Hauptspiegels oder Fangspiegels.Letzterer reagiert dann leicht mit starkem Astigmatismus.
4) Astigmatischer Fangspiegel
5) Randfehler des Fangspiegels.
6) Nicht temperaturangepaßte Spiegel.Dadurch weisen Spiegel aus ausdehnungsfreudigen Materialien wie Plate-Glas,BK7,weniger dann
Borsilikate,während dieser Zeit Parabelfehler auf.
Zerodur hat dieses Problem nicht.
7) Tubusseeing:Über dem Spiegel erwärmte Luft steigt durch den Tubus auf.
8)) Local Seeing:Vom Beobachter erwärmte Luft zieht vor der Tubusöffnung
vorbei,ebenso sein Atem.
9) Weitere Gründe,die mir gerade nicht einfallen...
Schlicht und ergreifend ist die Optik vieler Fernostnewtons nicht beugungs-
begrenzt,auch wenn das die Werbung gern suggerieren will.
Äh,wo war ich?
Schärfe ist eigentlich Grundvoraussetzung,beim Kontrast wird es schon schwieriger.
Ich kann leider nicht wie du diesen abstufenden Vergleich der Teleskopsysteme
machen,daß mir große APOs in der Sammlung fehlen.Unterschiedliche Öffnungen
zu vergleichen ist witzlos,wegen der unterschiedlichen Auflösung,ebenso
wie die Ergebnisse unterschiedlicher Beobachtungsabende,wegen der unter-
schiedlichen Seeingbedingungen.
Aus Zweiervergleichen kann ich natürlich schon gewisse Aussagen machen.
Da kommen gute APOs,lange Fraunhofer,gute Selbstbaunewtons,einige Newtons,
ein Selbstbaucassegrain und ein Maksutovnewton gut bis sehr gut weg.
Schlecht waren für mich alle Kurz-FH-Refraktoren,viele schnelle Newtons,
und auch ein ED-APO (der relativ,man hätte einfach deutlich mehr erwartet).
Aber da ist eben das Problem vergleichbare Öffnungen zum Vergleich zu bekommen.
4" APO gegen 8" Selbstbaunewton bringt nicht viel.
Deine Jupiterbeobachtung kann ich gut nachvollziehen,mit meinem damaligen
114/900er Newton bei sehr gutem Seeing.
Deine Schilderung von Rüdiger`s 8"f8,8 Newton läßt ja auch den Schluß zu,
daß es nicht am System "Newton" liegen kann.
MfG,Karsten
