Guten Abend,
es scheint nötig zu sein, ein paar Begriffe und Zusammenhänge zu (er)klären.
1. Der Brennpunkt ist der Punkt auf der Achse des optischen Systems (Fotobjektiv, Teleskopobjektiv, Teleskop-Parabolspiegel usw.), in dem sich alle exakt parallel zur optischen Achse einfallenden Strahlen schneiden und somit ein punktförmiges reelles Bild erzeugen, wenn man mal von den immer vorhandenen Abbildungsfehlern absieht, die aus diesem mathematisch unendlich kleinen Punkt ein etwas größeres Gebilde mit unscharfer Kontur machen. Der Brennpunkt ist somit der Punkt, an dem ein „unendlich“ ferner Stern abgebildet wird, auf den die Teleskopachse zeigt.
2. Andere Sterne links oder rechts davon, darunter oder darüber werden, weil von dort die Lichtstrahlen relativ zur optischen Achse leicht schräg einfallen, an anderen Stellen abgebildet: Ein Stern unterhalb des „Achsensterns“ etwa wird oberhalb abgebildet, einer links vom „Achsenstern“ wird rechts davon abgebildet. Das Bild ist also kopfstehend und seitenverkehrt. Man könnte auch sagen, daß es um 180° gedreht ist.
3. Die Gesamtheit aller Stern-Abbilder (um nicht den hier mißverständlichen Begriff „Stern-Bilder“ zu gebrauchen) liegt in einer Fläche, die annnähernd als eine zur optischen Achse senkrechte Ebene betrachtet werden kann. Diese Ebene durch den Brennpunkt und senkrecht zur Achse heißt Fokusebene oder Brennebene. Tatsächlich ist die Fläche, wie Sven schon geschrieben hat, keine exakte Ebene, sondern eine leicht gekrümmte Fläche, die ähnlich wie die Oberfläche einer Untertasse aussieht. Wie stark die Krümmung ist, wie sie verläuft (sie kann einwärts, auswärts oder sogar wechselnd gekümmt sein!) und wie stark sie somit von der idealen Ebene abweicht, hängt von der Objektivkonstruktion bzw. dem Spiegel- oder Spiegel-Linsen-System ab. Ein Schmidt-Teleskop beispielsweise hat viele sehr gute Abbildungseigenschaften für einen großen Bildwinkel, aber eine besonders stark ausgeprägte Bildfeldwölbung, weshalb für optimal scharfe Fotos gewölbte Fotoplatten oder durch Vakuum-Ansaugung an eine gewölbte Andruckplatte angepreßte Filme verwendet werden. Bei der visuellen Beobachtung ist eine geringe Wölbung des Bildfeldes tolerierbar, weil die Akkomodationsfähigkeit des Auges (= die Fähigkeit, sich schnell an wechselnde Entfernungen scharfstellend anzupassen) beim „Wandern“ des Blicks innerhalb des Teleskop-Gesichtsfeldes dies ausgleicht. Im Zusammenhang mit der Bildfeldwölbung darf nicht übersehen werden, daß auch die Okulare eine gewisse Bildfeldwölbung aufweisen. Ideal ist es, wenn die gewölbte „Bildschale“ des Okulars genau auf die des Objektivs paßt, weil dann trotz Bildfeldwölbung das ganze Bild scharf erscheint (wieder von allen anderen Abbildungsfehlern abgesehen).
4. Die Brennebene des Okulars ist die (wieder als ideale Ebene gedachte) Fläche, in der das Okular ein Bild des Sterns erzeugen würde, wenn es umgedreht mit der sonst dem Auge zugewandten Linse in Richtung Stern als (extrem kurzbrennweitiges) Objektiv eingesetzt würde. Zugleich ist die Brennebene diejenige (als ideale Ebene gedachte) Fläche, in der sich ein Gegenstand befinden muß, wenn ich ihn beim Blick ins Okular mit auf unendlich fokussiertem Auge (= entspanntes Sehen) scharf sehen will. Ein Okular ist ja nichts anderes als eine spezielle „Lupe“, mit der man aber nicht Briefmarken oder Marienkäfer vergrößert anschauen will, sondern das vom Teleskopobjektiv bzw. -spiegel erzeugte Bild in dessen Brennebene. Wenn bei der Lupe die Briefmarke oder der Käfer von oben beleuchtet wird und Licht in alle Richtungen und auch ins Linsensystem der Lupe reflektiert, kann eine Lupe sehr einfach gebaut sein. Das Okular des Teleskops aber braucht zusätzlich eine sogenannte „Feldlinse“ (die auch aus mehr als einer Linse bestehen kann), damit das nur aus einem extrem engen Winkel ziemlich genau frontal ins Okular einfallende Licht nicht nur für Punkte in der Mitte des Bildfeldes ins Auge gelangt. Ohne Feldlinse wäre das Gesichtsfeld des Teleskops sehr, sehr klein, ein winziger runder Fleck. Erst die Feldlinse „biegt“ die im äußeren Bereich des Bildfeldes stark divergierenden (= auseinanderstrebenden) Lichtstrahlen wieder zur Austrittspupille hin, also zu dem Ort, an dem die Pupille des Betrachterauges liegen muß. Folglich sieht der Betrachter nun auch den äußeren Bereich des Gesichtsfeldes bis zur Gesichtsfeldblende.
5. Die Brennebene des Okulars liegt, wie hier auch schon gesagt wurde, bei vielen, aber leider nicht allen Okularen etwa dort, wo der Okular-Einstecktubus den Endanschlag hat. Wäre das bei allen Okularen so, wären sie alle „konfokal“, was bedeutet, daß man Objektive wechseln könnte, ohne neu scharfstellen zu müssen. Bei manchen Okularen sieht man die Gesichtsfeldblende innerhalb des Einstecktubus vor dem optischen System. Die Gesichtsfeldblende wird vom Hersteller möglichst genau in die Brennebene gelegt, damit die Gesichtsfeldbegrenzung als scharfer Kreis erscheint (siehe oben: beim Blick ins Okular erscheint alles scharf, was in der Brennebene liegt). Es gibt aber auch viele Okulare, und bei den sehr kurzbrennweitigen sind es fast alle, bei denen die Brennebene innerhalb des optischen Systems, also mehr oder weniger tief hinter der ersten Linsenoberfläche liegt. Das ist insbesondere, aber nicht nur, bei allen Okularen mit integriertem Barlow-System so, weil die Barlow-Linsengruppe immer - in Lichteinfallsrichtung gesehen - ein kleines Stück vor dem Brennpunkt liegen muß. Das zwingt den Okularkonstrukteur mitunter, die Lage der Brennebene anders als am Endanschlag des Einstecktubus zu positionieren.
6. Heutzutage sind fast alle Teleskope, und bei den hier von uns Hobby-Astronomen benutzen sind es wirklich alle, nach dem Kepler-Prinzip aufgebaut: Sowohl das Objektiv als auch das Okular haben positive Brechkraft, sind also „sammelnde“ Systeme (quasi Brenngläser) und nicht, wie einer hier vor mir geschrieben hat, „zerstreuende“ Systeme. Das ist nur beim Galilei-Prinzip der Fall, das heute mit nur wenigen Ausnahmen nur noch für einfache Ferngläser, Operngläser und Billig-Fernrohre benutzt wird. Folglich befindet sich bei unseren (Keplerschen) Teleskopen das Okular immer hinter dem Brennpunkt des Teleskop-Objektivs bzw. -Spiegels, aber beim Galilei-Teleskop mit „zerstreuenedem“ Okular davor. Es ist also falsch, wenn man sagt, das Okular befinde sich im Brennpunkt. Es befindet sich vielmehr um genau die Brennweite des Okulars hinter dem Brennpunkt. Entsprechend muß der Fokussierer des Teleskop diese Okularposition ermöglichen.
7. Der Fukussierer muß einen gewissen Verstellbereich haben, weil durch mehrere Faktoren die Brennpunktlage beeinflußt wird. a) Das Objektiv oder der Hauptspiegel kann aufgrund mechanischer Toleranzen (Dejustage) oder thermische Einflüsse oder in extremen Fällen (Großteleskope) sogar aufgrund der Durchbiegung als Folge der Schwerkraft den Brennpunktr verlagern. Diese Verschiebungen sind in der Praxis aber klein (im Millimeterbereich). b) Okulare haben, wie schon oben ausgeführt, unterschiedliche Fokuslage (man spricht von intra- bzw. extrafokaler Lage), die beim Okularwechsel ausgeglichen werden muß. c) Wenn mehrere Personen mit unterschiedlichem Sehvermögen ohne korrigierende Brille durchschauen, sind weitere Fokusverlagerungen zur Korrektur von Kurz- oder Weitsichtigkeit nötig. d) Wenn das Teleskop auch für terrestrische Beobachtung eingesetzt wird und somit die betrachteten Objekte nicht mehr „unendlich“ fern sind, verlagert auch das den Brennpunkt noch außen, und zwar erheblich und im Nahbereich sogar extrem.
8. Wenn ich jetzt noch mehr schreibe, liest das keiner mehr, und darum höre ich jetzt in der Hoffung auf, daß meine Zeile Euch zu mehr Klarheit als zu Verwirrung verholfen hat.
Gute Nacht,
Walter E. Schön
