Entdecke die faszinierende Welt der Teleskope und begib dich auf eine Reise von den ersten bescheidenen Anfängen bis hin zu selbstgebauten Wunderwerken! Dieses Buch enthüllt die Geschichte des Teleskops, von den bahnbrechenden Entdeckungen von Hans Lippershey und Galileo Galilei bis hin zu den theoretischen Überlegungen von Johannes Kepler und den praktischen Verbesserungen durch John Dolland und Joseph von Fraunhofer. Tauche ein in die physikalischen Grundlagen von Linsen- und Spiegelteleskopen und lerne, wie du mit einfachen Mitteln aus dem Schulinventar deine eigenen funktionstüchtigen Fernrohre bauen kannst. Eine detaillierte Anleitung führt dich Schritt für Schritt durch den Aufbau eines Linsenteleskops und eines Spiegelteleskops nach dem Vorbild Isaac Newtons, inklusive Materiallisten und Werkzeugempfehlungen. Erfahre mehr über die optischen Prinzipien, die hinter der Vergrößerung stecken, und meistere die Herausforderungen der Justierung, um scharfe und detailreiche Bilder ferner Objekte zu erhalten. Ob für angehende Astronomen, Physikbegeisterte oder einfach nur neugierige Köpfe – dieses Buch bietet einen umfassenden Einblick in die Technik und die Anwendungsmöglichkeiten von Teleskopen, von der Beobachtung von Sternen und Galaxien bis hin zur Erforschung unseres Sonnensystems. Entdecke die Geheimnisse des Universums durch die Linse deiner eigenen Kreation und erweitere deinen Horizont mit diesem praktischen und informativen Leitfaden zum Selbstbau von Teleskopen. Lerne, wie du die Brennweite berechnest, die Vergrößerung optimierst und die typischen Probleme bei der Justierung meisterst. Dieses Buch ist dein Schlüssel, um die Wunder des Weltalls mit eigenen Augen zu erleben und die Prinzipien der Optik spielerisch zu verstehen. Wage dich an dieses spannende Projekt und erschaffe dein eigenes Fenster zum Kosmos!
Inhaltsverzeichnis
Geschichte des Teleskops
1. Einleitung
2. Theorie
3. Durchführung/ Aufbau/ Material
4. Ergebnis
5. Problematik
6. Anwendungsgebiete
Die Geschichte des Teleskops
Verschiedene Quellen besagen, dass das erste Teleskop von dem holländischen Brillenmacher Hans Lippershey 1608 entdeckt wurde. In Fachkreisen wird dies allerdings diskutiert, da die erste Ausstellung eines Teleskops Galileo Galilei im Jahre 1609 stattfand. Das Prinzip des astronomischen Fernrohrs mit zwei konvexen Linsen wurde von Johannes Kepler entdeckt und 1930 von Christoph Scheiner, Problem dabei war die Größe von bis zu 61 Meter das lag an der Art der Vergrößerung f1/f2 = Vergrößerung Erst als der britische Optiker John Dolland und Josehph von Fraunhofer dies weiterentwickelten wurden die Linsen kleiner so etwa 7,5cm - 25 cm.
Im frühen 17. Jahrhundert nutzte der Ital. Jesuit Niccolo Zuchi ein Okular für die Betrachtung, der Abbildung die ein konkaver Spiegel erzeugte. Die Theorie des Spiegelteleskops beschrieb James Gregory 1663 zum ersten mal und wurde 1668 von Isaac Newton gebaut
1. Einleitung
Die Aufgabe in unserem Experiment besteht darin, zwei funktionstüchtige Fernrohre (Teleskope) zu bauen, die mit Hilfe von einfachen, zum größten Teil schon vorhandenen Komponenten aus dem Schulinventar, wie Linsen, Spiegeln, Schrauben etc. zusammengesetzt werden sollen. Unser Hauptaugenmerk liegt hier beim Zusammenbau des Spiegelteleskops, wie es Isaac Newton um 1671 erfand. Welche Aufgabe ein Fernrohr hat, ist eigentlich jedem klar: Das Bild eines weitentfernten Gegenstandes soll dem Betrachter vergrößert dargestellt werden.
2. Theorie
Funktion und Aufbau: Beispiel: Das Linsenteleskop
Es besteht, einfach gesagt, aus zwei konvexen Linsen, dem Objektiv und dem Okular in einem Rohr. Der Gegenstand, der betrachtet werden soll, befindet sich sehr weit vor dem Objektiv. Um den weitentfernten Gegenstand mit dem Auge nachher größer zu sehen, ist es wichtig die beiden Linsen (Objektiv und Okular) in der richtigen Entfernung zueinander zu positionieren. Optimal ist der Abstand, wenn die inneren Brennpunkte von Objektiv und Okular (F1 und F2) praktisch zusammenfallen. Bei dieser Positionierung der beiden Linsen entsteht zunächst ein Zwischen- bild unmittelbar hinter dem Brennpunkt des Objektivs und gleich- zeitig innerhalb der Brennweite des Okulars. Das eigentliche
Endbild entsteht vor dem Okular. Es ist ein vergrößertes virtuelles Bild, das auf den Gegenstand bezogen verkehrt herum steht.
V = Vergrößerung des Fernrohrs = f1 : f2 (in diesem Fall: 30cm : 6cm = 5fache Vergrößerung)
f1 = Brennweite des Objektivs F1 = Brennpunkt des Objektivs f2 = Brennweite des Okulars F2 = Brennpunkt des Okulars
Bz = Zwischenbild B = Endbild G = Gegenstand
L = Länge des Fernrohrs (Abstand Objektiv - Okular = f1 + f2) (in diesem Fall: 30cm + 6cm = 36
Beispiel: Das Spiegelteleskop
Das Spiegelteleskop besteht aus einem Hohlspiegel (dem Spiegel-objektiv), aus einem kleinen diagonal in den Strahlengang gestellten Planspiegel und aus einer Linse im Okular. In unserem Aufbau haben wir als Okular zwei konvexe Linsen mit je einer Brennweite von 10cm kombiniert um eine kleinere Gesamt-brennweite zu erzielen und so die Bildvergrößerung etwas zu erhöhen.
Die Formel dazu lautet: 1 : fa+ 1 : fb = 1 : f gesamt
fa= 10cm 1 : 10cm 1 : 10cm = 0,2 à 1 : 0,2 = 5cm Brennweite fb= 10cm
Der Strahlengang verläuft folgendermaßen: Das vom Beobachtungsobjekt ausgehende Licht wird im Teleskop vom Spiegelobjektiv (Hohlspiegel) reflektiert, gebündelt und über einen diagonal in den Strahlengang gestellten Planspiegel (also im Winkel von 45°), der sich möglichst genau im Brennpunkt des Objektivs und des Okulars befindet um 90° nach oben zu den beiden Linsen (Okular) gelenkt. Es entsteht zunächst wieder ein Zwischenbild vom Spiegel-objektiv, das vom Okular, nach dem Prinzip der Lupe, vergrößert wird. Wie beim einfachen Linsenfernrohr steht das Endbild ebenfalls verkehrt herum.
V = Vergrößerung des Spiegelteleskops = f1 : f2 (in diesem Fall: 20cm : 5cm = 4fache Vergrößerung)
f1 = Brennweite des Objektivs F1 = Brennpunkt des Objektivs f2 = Brennweite des Okulars F2 = Brennpunkt des Okulars
3. Durchführung/Aufbau Spiegelteleskop
Bei der praktischen Umsetzung des Spiegelteleskops sind wir wie folgt vorgegangen: Wir haben uns ein Kunststoffrohr mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Länge von ca. 80cm gekauft. Danach haben wir überlegt, wie wir den Oberflächenspiegel im 45° Winkel in der Mitte des Kunststoffrohrs platzieren können, so das er genau im Strahlengang liegt. Wir haben dann den Spiegel am einen Ende einer Schraube mit Heißkleber befestigt und durch ein Loch im 45° Winkel in der Mitte des Kunststoffrohrs platziert und mit Muttern und Unterlegscheiben befestigt. Weiter haben wir das Okular, zwei Sammellinsen mit einer Brennweite von je 10 cm, in einem Papprohr senkrecht über dem Oberflächenspiegel durch ein Loch im Kunststoffrohr, das durch eine Stichsäge grob ausgesägt und anschließend auf die richtige Größe gefeilt wurde, angebracht. Den Hohlspiegel, mit einer Brennweite von 20 cm, haben wir an einem Ende des Rohrs befestigt. Der Hohlspiegel reflektiert das einfallende Licht vom Beobachtungsobjekt zum Diagonalspiegel, der es zum Okular weiterleitet. Desweiteren haben wir den Diagonalspiegel ausgerichtet um die 4fache Vergrößerung, die man mit den eingebauten Linsen erreichen kann, zu nutzen. Als letzten Schritt haben wir das Kunststoffrohr auf ca. 47 cm verkürzt, um den Lichteinfall zu verbessern.
Linsenteleskop
Zum Aufbau des Linsenfernrohrs haben wir folgende Komponenten verwendet:
Wir haben ein Papprohr mit einer Länge von 36 cm gewählt, weil die Länge des Fernrohrs gleich der Abstand von Objektiv und Okular ist. Als Formel geschrieben: L= f1 +f2 Die beiden Sammellinsen, das Okular mit einer Bennweite von 6 cm und das Objektiv mit einer Brennweite von 30 cm, haben wir wie folgt befestigt. Das Okular haben wir an ein Tonpapierrohr geklebt und an den Durchmesser des Papprohrs angepasst. Das Objektiv passte von der Größe genau in das andere Ende des Papprohrs. Somit haben wir ein voll funktionierendes Linsenfernrohr, mit einer 5fachen Vergrößerung.
Material: Spiegelteleskop
- Kunststoffrohr: Durchmesser 10 cm, Länge 80 cm - Hohlspiegel: Brennweite 20 cm - 1
Oberflächenspiegel - 2 Sammellinsen: Brennweite je 10 cm - Schraube: M2 - 3 Muttern: M8 -
2 Unterlegscheiben - kleines Papprohr
Material: Linsenfernrohr
- 2 Sammellinsen: Brennweite 6 cm und 30 cm - 1 Papprohr - Tonpapier Arbeitsmittel zur Durchführung:
- Glasschneider - Pucksäge - Cutter - Feile - Messschieber - Stichsäge - Heißkleber - Teserfilm
4. Ergebnis
Als Ergebnis haben wir ein Spiegelteleskop und ein Fernrohr erhalten. Beide vergrößern unterschiedlich gut entfernte Objekt. Da die Justierung bei dem Spiegelteleskop wesentlich schwerer war, ist es auch nicht so gut (nicht so scharfe Vergrößerung).
V = f 1/f2
V = Vergrößerung f1 und f2 = Brennweite Linsen: V = 5 Hohlspiegel: V = 4
5. Problematik
Die Problematik bei der Justierung des Spiegels im Spiegelteleskop lag hauptsächlich bei der Ausrichtung und der Wahl der Größe des Spiegels. Ist der Spiegel zu groß, fällt zu wenig Licht auf den Hohlspiegel. Ist er zu klein, ist es schwer ihn im Strahlengang zu positionieren. Außerdem musste der Spiegel genau in der Mitte des Rohres montiert werden. Er muss zusätzlich schräg in das Rohr montiert werden um den Strahlengang rechtwinklig zur Linse zu lenken. Der Spiegel muss auch in bestimmter Entfernung zum Hohlspiegel und zur Linse sein. Der Spiegel sollte in der Brennweite des Hohlspiegels und zur Linse angebracht werden. Außerdem haben wir in einer Linsenhalterung zwei Linsen montiert. So haben wir eine Verkürzung der Brennweite erreicht.
6. Anwendungsgebiete
Teleskope sind optische Instrumente mit denen man weit entfernte Objekte beobachten kann. Dies wird z. B. in der Astronomie angewandt um Sterne, Galaxien, Nebel, Planeten oder auch Sonnensysteme zu beobachten. Selbstverständlich muss das Licht, das von diesem Objekt ausgeht, in sichtbarem Bereich des Spektrums liegen.
Quellen: Nachschlagebücher für Grundlagenfächer : Physik Internet ,,Teleskop" Encarta Enzyklopädie
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Inhalt des Dokuments "Geschichte des Teleskops"?
Das Dokument beschreibt die Geschichte des Teleskops, beginnend mit den frühen Entwicklungen durch Hans Lippershey und Galileo Galilei, über die theoretischen Beiträge von Johannes Kepler und die praktischen Verbesserungen durch John Dolland und Joseph von Fraunhofer. Es erklärt auch die Entwicklung von Spiegelteleskopen durch Niccolo Zuchi, James Gregory und Isaac Newton. Des Weiteren wird der Aufbau und die Funktionsweise von Linsen- und Spiegelteleskopen, sowie der praktische Bau einfacher Teleskope im Schulunterricht behandelt.
Was ist das Ziel des in der "Einleitung" beschriebenen Experiments?
Das Ziel des Experiments ist der Bau von zwei funktionstüchtigen Teleskopen, insbesondere eines Spiegelteleskops nach dem Vorbild von Isaac Newton, unter Verwendung einfacher, im Schulinventar vorhandener Materialien wie Linsen, Spiegel und Schrauben.
Wie funktioniert ein Linsenteleskop laut der "Theorie"?
Ein Linsenteleskop besteht aus zwei konvexen Linsen, dem Objektiv und dem Okular. Das Objektiv erzeugt ein Zwischenbild eines weit entfernten Gegenstandes, das vom Okular vergrößert wird. Der Abstand der Linsen ist entscheidend für die korrekte Fokussierung und Vergrößerung. Das resultierende Endbild ist vergrößert, virtuell und steht auf dem Kopf.
Wie funktioniert ein Spiegelteleskop laut der "Theorie"?
Ein Spiegelteleskop verwendet einen Hohlspiegel (Spiegelobjektiv), einen Planspiegel zur Umlenkung des Lichts und eine Linse im Okular. Das vom Objektiv reflektierte Licht wird durch den Planspiegel zum Okular gelenkt, wo ein vergrößertes Zwischenbild entsteht. Auch hier steht das Endbild verkehrt herum.
Welche Formeln werden zur Berechnung der Vergrößerung verwendet?
Für Linsen- und Spiegelteleskope gilt die Formel V = f1 : f2, wobei V die Vergrößerung, f1 die Brennweite des Objektivs und f2 die Brennweite des Okulars ist. Für die Berechnung der Gesamtbrennweite bei der Kombination von zwei Linsen im Okular wird die Formel 1 : fa + 1 : fb = 1 : f gesamt verwendet.
Wie wurde der Aufbau des Spiegelteleskops praktisch umgesetzt?
Ein Kunststoffrohr wurde als Gehäuse verwendet. Ein Oberflächenspiegel wurde in einem 45°-Winkel im Rohr befestigt, um das Licht zum Okular umzulenken. Der Hohlspiegel wurde an einem Ende des Rohrs befestigt. Das Okular (zwei Sammellinsen) wurde über dem Oberflächenspiegel platziert. Die Länge des Rohres wurde angepasst, um den Lichteinfall zu optimieren.
Welche Materialien wurden für den Bau des Linsen- und Spiegelteleskops verwendet?
Für das Spiegelteleskop wurden ein Kunststoffrohr, ein Hohlspiegel, ein Oberflächenspiegel, zwei Sammellinsen, Schrauben, Muttern, Unterlegscheiben und ein Papprohr verwendet. Für das Linsenteleskop wurden zwei Sammellinsen, ein Papprohr und Tonpapier verwendet. Zusätzlich wurden Werkzeuge wie Glasschneider, Pucksäge, Cutter, Feile, Messschieber, Stichsäge, Heißkleber und Tesafilm benötigt.
Was waren die Ergebnisse des Experiments?
Es wurden ein Spiegelteleskop und ein Linsenteleskop gebaut, die entfernte Objekte unterschiedlich gut vergrößern. Das Linsenteleskop lieferte aufgrund der einfacheren Justierung eine schärfere Vergrößerung als das Spiegelteleskop.
Welche Probleme traten bei der Justierung des Spiegelteleskops auf?
Die Hauptprobleme lagen in der Ausrichtung, Größe und Positionierung des Oberflächenspiegels im Strahlengang. Der Spiegel musste genau in der Mitte des Rohres montiert und in einem bestimmten Winkel zur Linse positioniert werden. Die Brennweite des Spiegels und der Linsen musste ebenfalls berücksichtigt werden.
Welche Anwendungsgebiete haben Teleskope?
Teleskope werden verwendet, um weit entfernte Objekte zu beobachten, insbesondere in der Astronomie zur Beobachtung von Sternen, Galaxien, Nebeln, Planeten und Sonnensystemen. Dabei muss das Licht, das von dem Objekt ausgeht, im sichtbaren Bereich des Spektrums liegen.
- Citar trabajo
- Harald Janssen (Autor), 2001, Die Geschichte des Teleskops, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/102050
