Refraktor

Vom klassischen Linsenteleskop bis zum Apochromat: Hier bekommen Sie den schnellen Überblick über alle wichtigen Arten.

Ein langes dünnes Rohr, das in den Himmel zeigt, und am unteren Ende der Einblick. So sehen Teleskope doch aus? Naja. So stellen sich die meisten Leute Teleskope vor. Doch was das Teleskop noch kann, außer so schön aussehen, erfahren Sie hier.

Diese beiden Linsenteleskope gibt es:

• Das Galilei-Fernrohr
• Das Kepler-Fernrohr

Beide Systeme sind einfach aufgebaut. Das Galilei-System besteht vorne aus einer Sammellinse und hinten aus einer Zerstreuungslinse. Diese Systeme kommen vorwiegend in Operngläsern zum Einsatz. Da sich die Austrittspupille im Inneren des Rohrs (also vor der Zerstreuungslinse) befindet, hat es nur ein kleines und am Rand diffuses Gesichtsfeld. Es ist nur für geringe Vergrößerungen gedacht. Der Vorteil ist, dass es ein aufrechtes Bild bietet.

Das Keplerfernrohr wird auch als astronomisches Fernrohr bezeichnet. Es hat vorne, ebenso wie das Galilei-System, eine Sammellinse. Am hinteren Ende besitzt es allerdings auch eine Sammellinse. Sie dient als Okular. Das Keplerfernrohr erzeugt ein Kopf stehendes Bild. Es erzeugt am Brennpunkt ein Zwischenbild. Mit dem Objektivbrennpunkt fällt der Okularbrennpunkt zusammen. Das Okular, das hier die einzelne Sammellinse ist, bietet praktisch ein vergrößertes Abbild des Zwischenbildes.

Die „normalen“ Refraktoren, die es vor allem früher gab, haben einen entscheidenden Nachteil: Sie leiden unter Farbfehlern, die als Abbildungsfehler oder chromatische Aberration bekannt sind. Das bedeutet, dass für verschiedene Wellenlängen das Licht unterschiedlich stark gebrochen wird. Blaues Licht wird beispielsweise durch die Linse stärker gebrochen als rotes Licht.

Aufgrund dieser Tatsache entstehen unschöne Farbsäume um die Objekte, die man durch ein Fernrohr beobachten möchte. Besonders wenn man dann etwas höher vergrößern will, verstärkt sich dieser Effekt noch. Und nicht nur das: Durch diese Farbfehler kann der Kontrast eines Refraktors extrem heruntergesetzt werden.

Nun hat man eine Möglichkeit gefunden, diesen Effekt zu minimieren, indem man ein neues Teleskop baute, das man »Achromat« nannte. Ein Achromat besteht nicht aus einer, sondern aus zwei Linsen im Objektiv, die meist aus Kron- und Flintglas bestehen und von ihrer Wirkung eine Plus- und eine Minuslinse darstellen. Diese Linsen sind also jeweils einmal konvex (nach außen) und einmal konkav (nach innen) gewölbt.

Der Brechungsindex (die Dichte) und die Dispersion (Zerstreuung) bei beiden Linsen sind verschieden. Dadurch sind schon die meisten Farbfehler aufgehoben. Trotzdem kann noch ein kleiner Farbsaum festgestellt werden, der sich auch das "Sekundäre Spektrum" nennt. Optikdesigner entwickelten daraufhin einen sogenannten "Apochromaten", der es durch die Kombination mit einer dritten Linse schafft, das sekundäre Spektrum zum Verschwinden zu bringen. Das bedeutet: Die Optik ist nun farbrein.

Achromaten stellen die klassische, weitverbreitete Bauart heutiger Linsenteleskope dar. Ein Achromat besteht nicht aus einer, sondern aus zwei Linsen im Objektiv, die meist aus Kron- und Flintglas bestehen und von ihrer Wirkung eine Plus- und eine Minuslinse darstellen.

Wenn Sie sich heute einen Apochromaten kaufen, finden Sie vor allem zwei verschiedene Arten

• einen Doublet ED-Apochromaten.
• einen Triplet ED-Apochromaten.

ED-Apochromaten werden als System mit zwei oder drei Linsen angeboten. Ein Linsenelement besteht dabei immer aus einem ED-Glas, das im Gesamtsystem für einen korrigierten Farbfehler sorgt. Die zweilinsigen ED-Apochromaten reduzieren den Farbfehler weitgehend, können ihn aber nicht völlig eliminieren. Aus dem Grund bezeichnen einige Amateurastronomen diese Teleskope auch als Halbapochromaten.

Dieses System ist ein Vollapochromat, während beide vorigen als Halbapochromat bezeichnet werden. Er besteht typischerweise aus drei Linsen. Die Farbfehler werden hier ganz korrigiert.

Seit einiger Zeit tauchen vereinzelt auch sogenannte Superapochromaten auf. Diese Refraktoren bestehen aus fünf verschiedenen Linsenelementen, die meist in zwei Gruppen angeordnet wurden. Die erste Gruppe, aus drei Linsen, übernimmt die gleiche Funktion wie ein Triplet Apochromat. Die andere Kombination, aus zwei Linsen, sorgt für eine Korrektur der Bildfeldwölbung, mit dem Ziel, das perfekte Astrofoto zu erreichen.

Fernrohre, die als Apochromaten mit Duplet-Objektiv bezeichnet werden, haben eine zweilinsige Objektivkonstruktion. In der Bezeichnung wird mittlerweile kein Unterschied mehr zwischen Halbapochromat und zweilinsigem Apochromat gemacht.

Als zweites Element wird meist ein ED-Glas (ED steht für "Extra low Dispersion") verwendet. Geringe Farbfehler sind dennoch sichtbar, da diese nur ein Vollapochromat aus dreilinsiger Konstruktion zu korrigieren vermag.

Apochromaten mit drei Linsenelementen werden auch gerne als Vollapochromaten bezeichnet, denn erst diese Teleskopbauweise kann die ungewünschten Farbfehler hinreichend korrigieren. Durch unterschiedliche Glasarten und Brechzahlen wird das sekundäre Spektrum, die chromatische Restabweichung, korrigiert. Die dreilinsigen ED-Apochromaten reduzieren die Farbfehler nahezu vollständig. Das Bild ist nicht nur klar und neutral, sondern besitzt auch einen besonders hohen Kontrast.

Dieser Apo besteht aus zwei verkitteten Linsen, von denen eine aus Fluoritglas besteht. Ähnliche Wirkung wie bei einem ED.

Eine andere Methode, den Farbfehler bei Refraktoren zu verringern besteht darin, dass man Refraktoren wählt, die ein möglichst großes Öffnungsverhältnis besitzen. Das bedeutet: Die Brennweite muss bei diesen Teleskopen lang sein. Dadurch reduziert sich ebenfalls der Farbrestfehler. Allerdings besagt eine Faustformel, dass die Brennweite eines Achromaten das Fünfzehnfache seines Objektivdurchmessers betragen sollte, damit man eine ordentliche, farbreine Abbildung bekommt. Das wären allerdings bei einem 100mm Refraktor eine Brennweite von 1.500mm f=1:15. Bei einem noch größeren Refraktor sollte die Brennweite sogar eher noch länger sein.

Da dies aber sehr lange Refraktoren geben würden, die dann auch noch unhandlich sind, verzichtet man oft auf solche Baulängen. Einen akzeptablen Kompromiss liefert die Formel:

Brennweite in mm=Öffnung(in cm)²/0,1

Als Beispiel hat ein Refraktor mit 100mm Öffnung dann eine Brennweite von (Öffnung in cm)²=(10cm)²=100cm=1000mm.

Der 100mm Refraktor hätte dann eine Brennweite von 1.000mm oder das 120mm Instrument eine Brennweite von etwas unter 1.500mm.

Was soll man nur machen, wenn Sie ein Linsenteleskop besitzen, das nun einmal einen Farbfehler besitzt? Verschrotten und ein neues kaufen? Nein, so weit müssen Sie glücklicherweise nicht gehen, denn es gibt Hilfsmittel.

Falls Sie ein minimaler Farbsaum überhaupt stört, können Sie beispielsweise einen Minus-Violett-Filter verwenden. Dieser unterdrückt den blauen Farbsaum und steigert gleichzeitig den Kontrast. Das Bild ist jedoch nicht ganz neutral, sondern wird ganz leicht gelblich erscheinen. Trotzdem: Details sind besser zu erkennen.

Der Minus-Violett-Filter ist eine klassische Variante, doch inzwischen gibt es auch andere Filter, die auch diese Aufgabe übernehmen.

Ein speziell entwickelter Filter ist der Baader Fringe-Killer. Er blockt etwa 50% des blauen Lichtanteils, lässt aber rotes und grünes Licht passieren. Durch die intelligente Konstruktion liegt der Lichtverlust nur bei 12%. Dadurch können Sie diesen Filter auch getrost bei kleinen Refraktoren einsetzen.

Ein anderer Filter trägt die Bezeichnung: Semi APO Filter. Klar: Das ist ein fetziger Produktname, doch wirkt der Filter auch so? Nehmen Sie einen Refraktor mit kurzer Brennweite von vielleicht 500mm. Sie sehen einen dicken Blausaum um helle Objekte. Was geschieht mit dem Saum, wenn Sie einen Semi APO Filter in das Okular einschrauben? Der Saum um die hellen Objekte verschwindet. Das Bild erscheint insgesamt noch neutraler als bei dem Fringe-Killer. Jedoch ist bei dem Semi APO Filter der Lichtverlust höher, der etwa bei 30% liegt. Vorteil: Das Bild wirkt bei diesem Filter besonders neutral. Bei einem kleineren Refraktor nehmen Sie lieber den Fringe-Killer, bei Refraktoren ab 100 - 120mm kommen Sie jedoch auch mit dem Semi APO Filter voll auf Ihre Kosten.

Der Refraktor ist ein schönes Instrument, wenn er ordentlich farbkorrigiert ist. Allerdings ist ein großer Refraktor, der auch noch viel Licht bieten soll, relativ teuer und auch sperrig. Schauen wir uns deshalb einmal die Spiegelteleskope an.