Fernglas - die Optik einfach erklärt

Linsen und Prismen im Fernglas

Im Fernglas gibt es Prismen, Sammel- und Zerstreuungslinsen. Über die Optik der Linsen sollten Sie Folgendes wissen:

• Sammellinsen sind Konvexlinsen, die bekanntlich in der Mitte dicker sind als am Rand. Diese Linsen bewirken, dass parallel einfallendes Licht zu einem Brennpunkt hin gebrochen wird. Wenn der Gegenstand sich außerhalb der Brennweite befindet, entsteht ein reelles Bild, das spiegelverkehrt ist und auf dem Kopf steht. Ein reelles Bild ist ein Bild, das Sie z. B. auf Papier projizieren können. Diese Eigenschaft wird bei Fotoapparaten ausgenutzt. Ein Gegenstand, der sich innerhalb der Brennweite befindet, bewirkt ein virtuelles Bild, das scheinbar hinter der Linse zu sehen ist. Das ist das Prinzip der Lupe.
• Zerstreuungslinsen sind Konkavlinsen, diese sind am Rand dicker als in der Mitte. Diese Linsen bewirken, dass parallele Strahlen so abgelenkt werden, als ob Sie scheinbar aus einem Brennpunkt hinter der Linse stammen. Es entsteht ein virtuelles aufrechtes Bild.
• Prismen bewirken eine Ablenkung der Lichtstrahlen, keine Vergrößerung von Bildern. Da mit den Prismen die Lichtstrahlen auf Umwege geschickt werden, können diese auch dazu verwendet werden, den Strahlenweg zu verlängern. So kann ein recht kurzes Fernglas einen ebenso langen Strahlenweg des Lichts haben wie ein langes Fernrohr.

Optik im Fernrohr

Es gibt zwei verschiedene Arten von Fernrohren, die Optik ist dabei unterschiedlich.

• Beim Keppler-Fernrohr ist auf der Seite des Objektivs eine Sammellinse eingebaut. Diese erzeugt im Fernrohr ein verkleinertes reelles Bild, das auf dem Kopf steht. Auf der Seite Ihres Auges ist eine weitere Sammellinse angebracht. Das reelle Bild liegt innerhalb der Brennweite dieser Linse. Dadurch sehen Sie ein virtuelles vergrößertes Bild des reellen Bildes. Aber ohne weitere Optik ist dieses Bild seitenverkehrt und auf dem Kopf stehend.
• Das Galileo-Fernrohr hat auf der Seite Ihres Auges eine Zerstreuungslinse. Diese ist innerhalb der Brennweite der Sammellinse des Objektivs angeordnet. So werden die Strahlen vor dem Brennpunkt umgelenkt, es entsteht ein virtuelles aufrechtes Bild. Nach diesem Prinzip sind kleine Ferngläser möglich, die aber keine große Vergrößerung ermöglichen.

Unterschiede bei Ferngläsern

• Das Galileo-Fernrohr kann ohne weitere Änderungen als Fernglas verwendet werden. Das Prinzip wird hauptsächlich bei Operngläsern verwendet. Die Geräte sind klein, vergrößern aber nicht stark.
• Kepplerfernrohre sind zu lang, um einfach als Fernglas eingesetzt zu werden, außerdem stört es, dass die Bilder seitenverkehrt sind. Aus diesem Grund wird diese Optik nur in Verbindung mit Prismen für ein Fernglas verwendet.
• Porroprismen-Ferngläser haben eine Anordnung von zwei Prismen. Das einfallende Bild wird vom ersten Prisma zunächst um 90° und dann wieder um 90° abgelenkt, der Strahlengang ist nun parallel zum einfallenden Strahl und um 180° abgelenkt. Dieser Strahl trifft auf ein weiteres Prisma und wird wieder um 180° abgelenkt. Diese mehrfache Ablenkung bewirkt, dass das Bild nun aufrecht und seitenrichtig ist. Sie erkennen die Feldstecher an der typischen Bauweise, bei der die Objektive weiter auseinanderstehen als die Okulare.
• Bei Dachkantprismen-Ferngläsern wird das einfallende Bild im Spitzenwinkel hin und her gelenkt, es wird nicht zurückgelenkt. Auch hierbei verlängert sie nicht nur der Strahlenweg, sondern auch die Ausrichtung. Diese Ferngläser erkennen Sie an der geraden Bauform, Objektiv und Okular sind jeweils gleich weit voneinander entfernt.