Vergrößerung (Optik)
Die Vergrößerung eines optischen Instruments ist das Verhältnis von scheinbarer Größe des durch das Instrument erzeugten Bildes eines Beobachtungsobjektes in einer vereinbarten Bezugsentfernung und der scheinbaren Größe dieses Objektes in eben dieser Entfernung.Bei Fernrohren dient die tatsächliche Entfernung des Objektes als Bezugsentfernung (in der Astronomie beispielsweise Unendlich), bei Lupen oder Mikroskopen wird die so genannte deutliche Sehweite von 250 mm als Bezugsentfernung verwendet. Die scheinbare Größe wird als Tangens des Gesichtswinkels angegeben, unter dem Objekt bzw. Bild dem Beobachter erscheinen.
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2 Mikroskop 3 Lupe |
Auch das Verhältnis von Eintritts- zur Austrittspupille des Fernrohrs und das Verhältnis von Brennweite des Objektivs zu der des Okulars geben die Vergrößerung an. Das heißt, ein Fernrohr mit auswechselbaren Okularen, wie es in der Astronomie üblich ist, hat keine feste Brennweite. Je kleiner die Brennweite des verwendeten Okulars ist, desto stärker ist die resultierende Vergrößerung. Wegen verschiedener Faktoren ist eine übertrieben starke Vergrößerung sinnlos.
Wegen der Beugung des Lichtes ist das Auflösungsvermögen des Fernrohrs durch den Durchmesser des Objektivs begrenzt. Die Vergrößerung, welche das Auflösungsvermögen des Fernrohrs der des menschlichen Auges optimal anpasst wird als nützliche Vergrößerung bezeichnet. Diese ist zahlenmäßig etwa so groß, wie die Apertur (Öffnung) des Fernrohrobjektivs in Millimetern. Bei einer stärkeren Vergrößerung erscheinen Sterne nicht als Punkte, sondern als konzentrische Kreise (Beugungsringe).
Es ist nahe liegend, dass nur eine einwandfreie Linsen und Spiegel, optimale Bilder liefern können. Neben vermeidbaren Fertigungsfehlern hat jedes optische System Abbildungsfehler, die systembedingt sind. Bei einer zu starken Vergrößerung werden diese Fehler sichtbar.
Vom Boden aufsteigende erwärmte Luft aber auch ungenügend temperierte Sternwarten-Kuppeln verursachen störende Schlieren.
Vor allem im Winter und bei bestimmten Wetterlagen ist deutlich ein Szintillation genanntes Funkeln der Sterne zu sehen. Dieses wird durch in sich rotierende Konvektionszellen hervorgerufen, die durch den Wärmeaustausch zwischen kälteren und wärmeren Luftschichten entstehen. Oft erscheinen die Sterne und Planeten im Fernrohr als "wabernde Flecken". Meist bessert sich die Lage mit fortschreitender Nacht.
Astronomen nennen diesen für sie wichtigen Faktor "Seeing". Die Position eines Sterns kann durch ein schlechtes Seeing um 1" bis 3" schwanken . Ein gutes Fernrohr mit einem Auflösungsvermögen von 1", das etwa 150 mm Apertur haben muss, wird also mit seiner Qualität selten voll ausgenutzt. Bei der Beobachtung flächenhafter Objekte, wie Nebeln oder Kometen, ist das Seeing weniger von Bedeutung.
Im Weltall ist das Seeing ideal. Erst dort ist die durch Beugung bedingte Leistungsgrenze astronomischer Geräte erreichbar. Bei neuen großen erdgebundenen Teleskopen wird die Szintillation durch adaptive Optik kompensiert.
Die Montierung, mit das Fernrohr gehalten und bewegt wird, begrenzt ebenfalls eine sehr starke Vergrößerung. Jede zu starke Schwingung in der Montierung macht sich als Zittern des Beobachtungsobjektes im Gesichtsfeld des Okulars bemerkbar. Die Montierung sollte also möglichst steif und schwingungsarm sein. Bei oft nur mit der Hand gehaltenen Feldstechern, werden meist nur Okulare fest eingebaut, die geringere Vergrößerungen zulassen. Bei diesen Instrumenten wird ein größerer Wert auf die Lichtstärke gelegt. Ein festes Stativ ist aber auch hier von Vorteil.
In ähnlicher Weise, wie beim Fernrohr, ist auch am Mikroskop die Vergrößerung wegen Beugungserscheinungen nicht beliebig zu steigern. Allerdings spielen Umgebungseinflüsse eine geringere Rolle.
Die konkrete Vergrößerung einer Lupe (Vergrößerungsglas) bei der Verwendung durch einen bestimmten Benutzer, wird durch dessen Sehvermögen beeinflusst. Bei Kurzsichtigen ist der Wert etwas größer als bei Weitsichtigen. Daher findet man im Handel oft widersprüchliche Angaben.
Fernrohr
Beugung
Qualität der Optik
Luftunruhe
Stabilität der Fernrohraufstellung
Mikroskop
Lupe