Welche Bedeutung hat das Öffnungsverhältnis?

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burli70

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Hallo,
mir ist noch nicht ganz klar, welche Bedeutung das Öffnungsverhältnis hat, vom offensichtlichen, der Baugröße, einmal abgesehen.

Ich weiß, dass sich für die Fotografie am besten F4 eignet, wobei ich nicht verstehe, warum.

Ich nehme an, dass längere Brennweiten besser mit hohen Vergrößerungen klar kommen. Eventuell entstehen weniger Verzerrungen.

Wenn mich meine geometrischen Kenntnisse nicht im Stich lassen dürfte der Fangspiegel bei höheren F-Werten kleiner ausfallen, wodurch die Obstruktion etwas besser wird

Ansonsten scheint es sich im Preis niederzuschlagen. Je kleiner das Öffnungsverhältnis, umso teurer ist der Hauptspiegel.

Aber wo liegen die Unterschiede bei einem Teleskop mit F4, F5 usw bis zu F11? Ich habe einen 150mm Spiegel mit 1600mm Brennweite gesehen. Wozu ist das gut, außer um mit einem "langen Ding" anzugeben? ;)

Vielen Dank schonmal für eure Antworten

Markus
 
Hi Markus

ich versuchs mal einfach:

Öffnungsverhältnis ergibt sich aus Optikdurchmesser durch Brennweite. Es ist eine Bruchzahl.
D.h. z.B. 200/1000 (ein gängiger Newton) = 1/5 = f/5
Insofern sind es kleinere f/ die kleinere Fangspiegel und damit weniger Obstruktion ermöglichen.

Licht sammelnde Optiken bündeln Licht in einem Punkt dessen Entfernung zur Optik die Brennweite ist.
Je kleiner die Brennweite ist, desto stärker muss die Krümmung - idealerweise eine Parabel - des Hauptspiegels sein. Dies wiederum hat Konsequenzen, zunächst auf den Strahlengang und damit letztlich auf die Bildentstehung. Je schräger die Strahlen verlaufen umso schwerer ist die spätere Ebnung. Wir ja ein ebenes Bild und keine Verformungen wie in den Zerrspiegeln.

Ich hoffe das hilft Dir zunächst einen Schritt weiter
CS
 
Hallo Markus,

erst einmal sollten die Begriffe geklärt und richtig verwendet werden:

Öffnungsverhältnis von f/4 ist größer als z.B. f/10 (die Zahl steht im Nenner eines Bruchs).
Öffnungszahl (auch F-Zahl und mit F# abgekürzt) bzw. Blendenzahl (mit N abgekürzt) ist nur die Zahl im Nenner.

Bei kleiner F-Zahl hast du einen stumpferen Kegel des Strahlenbündels in Richtung Fokus. Dadurch ergeben sich größere Auftreffwinkel (zum Lot gemessen) in der gesamten Optik (Objektiv, Okular, etc.). Eine Korrektur der optischen Bildfehler wird dadurch aufwendiger und erfordert kompliziertere Flächenformen (Asphären) oder eine Erhöhung der optischen Komponenten (Linsenzahl).

Beispiel 150/1500 Newton in Bezug auf Hauptspiegel:
Es wird ein sphärischer Hauptspiegel reichen. Bei 150/750 sollte es dann schon eine Parabel (Asphäre) sein.

Beispiel 150/1500 Newton in Bezug auf Zubehör:
Es wird kein Komakorrektor benötigt und einfache Okulare funktionieren gut. Bei 150/600 ist ein Komakorrektor anzuraten und auch entsprechend gerechnete Okulare (Erhöhung der Linsenzahl).

Rein visuell ist es egal ob du bei gegebener Öffnung und Vergrößerung mit f/4, f/10 oder sogar f/40 beobachtest. Die Austrittspupille und damit auch der Bildeindruck werden immer gleich sein. Ein Spiegel mit f/40 ist nur unsinnig aufgrund der Baulänge des Teleskops und wegen Mangel an geeigneten Okularen.

Fotografisch ist die Sache anders, da die Blendenzahl die Lichtstärke und damit die Belichtungszeit bestimmt. Bei gegebener Brennweite kommt auf einen Pixel des Kamerachips bei f/4 viermal soviel Licht wie bei f/8. Das ist leicht verständlich, da bei der f/4-Optik die Eintrittspupille (z.B. Hauptspiegel) doppelt so groß ist und damit die vierfache Fläche besitzt.

Viele Grüße
Andreas
 
Hi,
schonmal danke für die Antworten. Was das Öffnungsverhältnis ist und wie es sich berechnet war mir schon klar. Auch das es eine Bruchzahl ist und F4 eigentlich größer ist als F8. Hab mich da nur falsch ausgedrückt.

Ich habe es vermutet, dass es etwas mit Verzerrungen zu tun hat und mit den zu verwendenden Okularen.

Insofern sind es kleinere f/ die kleinere Fangspiegel und damit weniger Obstruktion ermöglichen.

Das meinte ich. Ein F10 braucht einen kleineren Fangspiegel als ein F4. Hab mich oben nur falsch ausgedrückt.

Unter dem Strich: will man fotografieren ist ein großes Verhältnis, zB F4, gut für Fotografie, ein kleines Verhältnis wie F8 oder kleiner gut für visuelle Beobachtung. Wenn man also kein Problem mit der Länge des Tubus hat und nicht fotografieren will sollte man eher zu einem Teleskop mit langer Brennweite greifen. Hab ich das so weit richtig zusammergefasst?

Nochmal danke und viele Grüße
Markus
 
Man kann auch einen Newton mit einer Barlow verwenden, und damit die Brennweite verlängern. Aber da spielen noch mehr Faktoren mit hinein, Auflösung, Kontrast, Obstruktion, Barlow, Reducer, etc. - steht im Web viel darüber geschrieben, deshalb an dieser Stelle nur die Kurzfassung... ;)

Mehr hier: Amateur Telescope Optics

lg
Niki
 
Die künstliche Verlängerung der Brennweite mit einer Barlow Linse hat aber nicht die gleichen Effekte wie eine tatsächliche lange Brennweite.

Ein 150/600 Newton mit 2-fach Barlow hat auf dem Papier zwar die gleichen Werte wie ein 150/1200, aber durch Lichtverlust in der Barlow Linse und durch die größere Obstruktion kommt am Okular eben nicht das gleiche an. Vermutlich kommen auch noch andere Effekte dazu, die man nicht haben möchte.

Ein Vergleich wäre mal interessant, wo da die tatsächlichen Unterschiede sind.
 
Hallo Markus,

ich wollte nicht in Frage stellen, dass du das Öffnungsverhältnis nicht berechnen kannst. Es war nur schwammig formuliert und hier lesen viele mit. Deshalb meine Klarstellung.

Unter dem Strich: will man fotografieren ist ein großes Verhältnis, zB F4, gut für Fotografie, ein kleines Verhältnis wie F8 oder kleiner gut für visuelle Beobachtung. Wenn man also kein Problem mit der Länge des Tubus hat und nicht fotografieren will sollte man eher zu einem Teleskop mit langer Brennweite greifen. Hab ich das so weit richtig zusammergefasst?

Im Grunde ja. Nur würde ich statt Brennweite das Öffnungsverhältnis nennen, also zu einem Teleskop mit kleinem Öffnungsverhältnis / großer Öffnungszahl greifen. Wer mit einem 6-Zöller beobachtet, für den ist eine Brennweite von 1.5 Meter lang. Wer mit einem 20-Zöller beobachtet, für den ist eine Brennweite von 1.5 Meter extrem kurz.

Viele Grüße
Andreas
 
Die künstliche Verlängerung der Brennweite mit einer Barlow Linse hat aber nicht die gleichen Effekte wie eine tatsächliche lange Brennweite.

Tja, das ist die Frage. Aber ausgewiesene Fachleute meinen, dass es so nicht stimmt, und belegen das durchaus mit Fotos und Beobachtungsberichten. Natürlich sitzen die optischen Elemente anders angeordnet und damit auch die Fehlerquellen. Aber ich hab leider im gesamten Internet nichts Gegenteiliges gefunden, obgleich ich ebenfalls der Ansicht war, dass das alles nicht egal sein kann. Also vertraue ich den Althasen, die meinen, f/4 mit guter Barlow/Telezentrik ist fotografisch wie visuell im Grunde ebenso fein, wie f/8 von Natur aus.

lg
Niki
 
Nur würde ich statt Brennweite das Öffnungsverhältnis nennen, also zu einem Teleskop mit kleinem Öffnungsverhältnis / großer Öffnungszahl greifen. Wer mit einem 6-Zöller beobachtet, für den ist eine Brennweite von 1.5 Meter lang. Wer mit einem 20-Zöller beobachtet, für den ist eine Brennweite von 1.5 Meter extrem kurz.

Genau. Ich bezog die Brennweite halt auf den gleichen Durchmesser.

Ich denke, ich habe die Unterschiede jetzt grundsätzlich verstanden. Interessant wäre wirklich mal ein Vergleich zwischen einem Teleskop mit kurzer Brennweite und Barlow Linse und einem mit einer vergleichbaren langen Brennweite (bei ansonsten gleichen Daten)

Danke für die Hilfe.

Also vertraue ich den Althasen, die meinen, f/4 mit guter Barlow/Telezentrik ist fotografisch wie visuell im Grunde ebenso fein, wie f/8 von Natur aus.
Möglich das die Unterschiede zu gering sind, um sie wahr zu nehmen. Das weiß ich nicht. Ich vermute zumindest, dass sie so gering sind das ein F4 Teleskop mit guter Barlow Linse günstiger und praktischer ist als ein F4 und ein F8 Teleskop und das man die Nachteile vernachlässigen kann

lg
Markus
 
Hallo@all,


beim spezifischen Teleskop ändert sich durch die Verwendung einer Barlow natürlich nicht die Obstruktion.
Wenn ich aber den 150/750 Newton + Barlow, mit einem 150/1500 Newton vergleiche hat der F5 sehr wohl eine größere Obstruktion als der F10, sollte dem nicht so sein hat der Designer keine Ahnung von seinem Fach oder ihm wurde kein kleinerer Spiegel zur Verfügung gestellt .


MfG André
 
Hallo Markus,

jo das glaube ich wohl. Wenn du selbst ein Fernrohr bauen willst oder auch nur ein Teleskop optimieren willst, musst du aber da durch.:)
Im Bereich theorioe und Praxis auf meiner Seite
Theorie und Praxis
versuche ich eine erste Annäherung von der praxisrelevanen Seite an solche Themen zu ermöglichen.
Austrittspupille
ist auch ein Thema.

Gruß
*entfernt*
 
Hallo Markus

Ein guter f/4 Spiegel ist aufwendiger herzustellen als ein guter f/8 Spiegel.
Auch verhällt sich ein f/4 Spiegel je nach Spiegelträger anders während der Anpassung.
Ein kleiner f/4 Spiegel bekommt man eigentlich nicht unter 20% Zentralabschattung.
Ein f/4 Spiegel stellt höhere Ansprüche an Okulare und Justage.
Ein f/4 Spiegel hat ein kleineres Beugungsbegrenztes Feld.
Bis auf die Zentralabschattung kann man aber alles gut in den Griff bekommen, so das optisch eigentlich kein Unterschied besteht zwischen f/4 und f/8.

CS
 
Hi Zusammen,

um es mal kurz einzuwerfen, was es mit der Barlow auf sich hat:
Da eine Barlow grundsätzlich an jedem Teleskop ihre Funktion haben soll, kann man damit keine individuellen Fehler korrigieren. Größere Öffnungsverhältnisse sind aber stets anspruchsvoll zu realisieren und es ist damit zu rechnen, dass die Optik einerseits ungleich aufwändiger wird, oder bei vergleichbarem Aufwand eben keine vergleichbare Abbildungsqualität abliefert.
Will man solche Fehler mit einer Zusatzoptik beheben (populäres Beispiel: Die "Brille" des Hubble-Teleskops), spricht man von einem Korrektor, der eine Brennweitenänderung mit sich bringen kann, aber nicht zwangsläufig muss oder soll.
Hat man eine "fehlerfreie" f/4 Optik, kann man diese mit einer für f/4 tauglich gerechneten und gefertigten 2x Barlow kombinieren und bekommt problemlos f/8. Nehme ich mal als krasses Beispiel einen f/5 Achromaten, der z.B. als 80/400 einen derben Farblängsfehler hat, ändert die 2x Barlow daran nichts und die entstehende f/10 Bildebene hat den Farbfehler einfach nur nachvergrößert genauso mit drin, wie er in der f/5 Bildebene auch schon drin war. Optikmythen entstehen aber beispielswiese, indem jemand im Übermut die Vergrößerung mit Hilfe so einer Barlow in Regionen treibt, in denen das Bild zu dunkel wird, um den Farbfehler farbig zu sehen. Der wahrgenommene Grauschleier geht sowieso in der Beugungsunschärfe des übervergrößerten Bildes unter, und der Sternfreund berichtet jubelnd die Behebung des Farbfehlers durch die Barlow: Juch-Huh! :p

Clear Skies
Sven
 
Hallo Sven,

eigentlich müsste dann die sinnvollste und günstigste Universalausrüstung ein f/4 Newton mit einer 2x oder 2,5x Barlow sein. Deep Sky bis Planeten, alles geht damit in offenbar gleicher Qualität. (Abgesehen von persönlichen Vorlieben für bestimmte Konstruktionen...)

lg
Niki
 
Hi Sven, danke für die Erläuterung.

Ich hab ein Beispiel aus dem Billigsegment gefunden. In der Skywatcher Skyhawk Serie gibt es ein 114/500 Teleskop und ein 114/1000. Das 1000er hat einen sphärischen Spiegel, dass 500er einen parabolischen. Leider habe ich keine Informationen über die Größe der Fangspiegel gefunden. Vermutlich hat man aus Kostengründen bei beiden einfach den gleichen Fangspiegel genommen.

Mit dem 1000er kommt man auf jeden Fall günstiger weg. Es ist günstiger in der Anschaffung, man braucht keine Barlow Linse und man kann einfachere Okulare verwenden. Wer nicht fotografieren will und wen die Größe nicht stört sollte mit dem 1000er eigentlich die bessere Option haben. Hab ich das soweit richtig zusammengefasst?

Sinnloserweise sind bei beiden Teleskopen die gleichen Okulare und eine 2x Barlow Linse dabei. Damit hat man bei dem 500er die Vergrößerungen 20x, 40x, 50x und 100x, bei dem 1000er 40x, 80x, 100x und 200x (wenn ich mich nicht verrechnet habe). Vermutlich kommen die mitgelieferten Okulare mit dem 1000er besser zurecht als mit dem 500er.
 
Hallo Markus,

wenn ich mir die Skyhawk Serie anschaue, dann sehen die Tuben beim 500mm und 1000mm äußerlich gleich aus. Ich finde nichts wo steht, der 1000mm habe einen sphärischen Hauptspiegel. Es sieht ganz danach aus, dess der 1000mm einfach der 500mm ist, mit einer im Okularauszug fest verbauten Barlowlinse. Das würde auch zum etwas höheren Preis des 1000mm passen.

Gruß
Andreas
 
Ich hab jetzt bei Astroshop geschaut. Da steht bei dem 500er dabei, dass der Spiegel parabolisch ist und beim 1000er steht sphärisch. Außerdem ist der 500er auf der gleichen Montierung 40€ teurer
 
Ich bezog das auf den Kommentar von Andreas. Er hat da wohl andere Teleskope gehabt als ich. Bei Astroshop steht dabei, welche Spiegelform verwendet wird
 
Ach Du... lieber Himmel!

Also für einen 20" f/4 ist dann auch die Obstruktion hinreichend klein, so dass man das mit dem Universalgenie wirklich sagen kann. Geht nur bissel auf den Rücken für mal schnell Mond gucken...
Das mit 114/500 oder 114/450 gegen 114/1000 ist ja ein wirklich hervorragendes Beispiel für Not gegen Elend. Beim 114/450 tut Not, dass hoffentlich wirklich ein Parabolspiegel verbaut ist, hinter einem Fangspiegel, der mehr als 80mm Spiegeldurchmesser nutzt, was dann zu geometrisch f/5,6 mit 40% Obstruktion führt. Das Elend mit dem 114/1000 ist, dass der Cat-Newton einen ordentlich gefertigten Jones-Bird-Korrektor braucht (und keine Barlow), was in Serie scheinbar schief geht. "Schön" an der Konstruktion ist, dass sie fast genauso hoch obstruiert ist, wie ein f/4-Newton. Richtiges Elend ist, wenn im 114/450 nur ein Kugelspiegel drin ist. Dann wird noch nicht einmal der Versuch unternommen, irgendwie ein brauchbares Bild hinzukriegen.

Also: Ein f/4 Newton ist kein Universal-Teleskop, weil es für seinen Betrieb einen Haufen Anforderungen stellt:
- Genauigkeit der Optik
- Genauigkeit der Justage
- f/4 taugliches Zubehör (komakompensierende Barlow)
- Bleibt immer noch die Obstruktion übrig.

Ich denke gegen einen f/4-Schiefspiegler mit 40mm vollkorrigiertem Bildfeld hätte keiner was. Mal kurz in der Tasche gucken... nee, hab' grad keinen dabei.

Clear Skies
Sven
 
Also: Ein f/4 Newton ist kein Universal-Teleskop, weil es für seinen Betrieb einen Haufen Anforderungen stellt:

Sven, das schließ sich ja nicht unbedingt aus? Wenn ich alle Anforderungen erfülle, passt es ja... Randbedingungen darf man ja aufstellen, das muss der Haupttheorie nicht schaden.

Meine Frage (Haupttheorie) war stets, ob die Abbildungsleistung eines f/4 plus Barlow genauso gut ist, wie mit einem f/8 Gerät. Abgesehen von den Randbedingungen - sagen wir einfach, wir erfüllen diese. Passende Korrektoren und Okulare: alles da.

Sind Kontrast, Farbfehler und Auflösung (die ist ja nur Durchmesserabhängig) bei f/4 mit Barlow (und allem notwenigen Zubehör) gleich gut wie bei f/8? Sagen wir: beim typischen 200/800 in edelster Ausführung.

lg
Niki
 
Hallo Niki,

mich interessiert da auch weniger die Theorie, sondern die Wirkung auf jemand, der das liest und sorglos ein f/4-Teleskop kauft. Da zahlt die Theorie ja keinen Euro dazu...

Clear Skies
Sven
 
OK, seltsam. Dann ist mein Beispiel auf jeden Fall sinnlos, wenn der Spiegel keine echten 1000mm Brennweite hat. Wenn da eine extra Korrekturoptik drin ist finde ich das ehrlich gesagt ziemlich sinnlos.

Hab aber jetzt mal ein anderes Beispiel gefunden, diesmal mit Fangspiegel. Ein 203/1200mm Dobson von Orion mit einem Fangspiegel mit 47mm, ein 200/900mm von Orion mit einem Fangspiegel von 63mm und ein 203/800 von TS mit einem Fangspiegel von 70mm.

Mach eine Obstruktion von 23%, 31,5% und 34,5%. In wie weit das in der Praxis auffällt weiß ich mangels Erfahrung nicht

Noch extremer ist es bei 150er Newtons, die ich gefunden habe. Ein 152/1200 Dobson von GSO ist mit 22% Obstruktion angegeben, bei einem 153/900mm von Omegon sind es 30%, bei einem 150/750 von GSO sind es 42% und bei einem 150/750 Dobson von Bresser sind sogar 63% Obstruktion angegeben. Ich bin mir aber nicht sicher, ob der letzte Wert stimmt oder ob da Spiegeldurchmesser und Obstruktion verwechselt wurden. Und einen Unteschied von 22% zu 42% sieht man denke ich schon.

Fest steht: je kürzer die Brennweite umso höher die Obstruktion durch den Fangspiegel.

Fest steht auch, dass ich kein f/4 Teleskop kaufen würde, wenn ich nicht damit fotografieren möchte

Finde es schade, dass nur bei wenigen Teleskopen solche Angaben gemacht werden.
 
Viele dieser Geräte sind auf Kompromiss zwischen visueller Nutzung und Fotografie ausgelegt.
Für Fotografie (je nach Kamera) braucht man eine größere Ausleuchtung als für visuell und somit einen größeren Fangspiegel.

Auf der anderen Seite sind solche Geräte aber auch oft mit einem ungeeigneten Okularauszug versehen, der viel zu hoch aufbaut. Auch dann braucht man wieder einen größeren Fangspiegel.

Ein so kleiner Newton mit f/4 macht (meiner Meinung nach) visuell wenig Sinn.
Die Obstruktion ist einfach zu groß.
Wird die Öffnung größer, verschieben sich die Verhältnisse etwas.
So ab 12" kommt man bei f/4 auf einigermaßen vernünftige Obstruktion von <25%

Beim 150er kann man das (bei optimaler Auslegung) erst ab f/6 erreichen.

Das wäre übrigens auch wieder ein Argument für Selbstbau;
das Gerät für visuelle Nutzung auf minimal mögliche Obstruktion auslegen.
Die Ausleuchtung sollte man aber nicht kleiner als 10mm machen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Markus,

Mach eine Obstruktion von 23%, 31,5% und 34,5%. In wie weit das in der Praxis auffällt weiß ich mangels Erfahrung nicht
Um einen Unterschied festzustellen braucht man wahrscheinlich alle drei Teleskope nebeneinander. Somit hat man schon mal die gleichen atmosphärischen Bedingungen. Dazu müssen auch die Teleskope in Bezug auf Optik und Mechanik (Stichwort Tubusseeing) in der höchsten Liga spielen. Erst dann glaube ich, dass man den reinen Einfluss der Obstruktion sehen kann.

Fest steht: je kürzer die Brennweite umso höher die Obstruktion durch den Fangspiegel.
Das stimmt schon mit dem Zusatz, bei gleicher Öffnung. Allgemein wäre besser zu sagen, je größer das Öffnungsverhältnis. Denn das bedeutet einen stumpferen Strahlenkegel und damit notwendigerweise einen größeren Fangspiegel.

Fest steht auch, dass ich kein f/4 Teleskop kaufen würde, wenn ich nicht damit fotografieren möchte
Das mag für dich stimmen, da du dich offensichtlich nur auf Teleskope von 6" - 8" Öffnung festlegst.
Einen 6" f/4 würde ich mir auch nicht kaufen. Ein längerer Tubus bei f/6 ist noch kein Problem.
Einen 8" f/4 habe ich, rein visuell als Reiseteleskop. Das würde wegen der Kompaktheit mit f/6 nicht so gut funktionieren.
Einen 12" f/4.2 habe ich auch, mit 1.2 Meter Tubuslänge parallaktisch montiert. An f/6 möchte ich so gar nicht dran denken.

Viele Grüße
Andreas
 
Status
Es sind keine weiteren Antworten möglich.
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