Kleines Linsenfernrohr mit sicherem Sonnenfilter Preisgünstiger Bausatz aus dem Verlag AstroMedia

Transkript

1 1/4 Kleines Linsenfernrohr mit sicherem Sonnenfilter Preisgünstiger Bausatz aus dem Verlag AstroMedia 1 Im Internet: AstroMedia Schweiz / Astronomie zum Anfassen 2 Das Teleskop und das aufsteckbare Sonnenfilter Hinweis: Beim Aufkleben der Filter-Halter 3 Lagen Karton (vom Bastelsatz) unterlegen, damit das Sonnenfilter später mühelos eingeschoben werden kann. Hinweis: Den Leim nur auf den Kartonring, nicht auf die Folie auftragen.

2 2/4 3 Zwei Verwendungsmöglichkeiten 3.1 Direkte Beobachtung Die beiden Teile werden soweit ineinander geschoben, bis der Beobachten ein scharfes Bild sieht. Auf diese Art wird das Fernrohr zum Beobachten scharf eingestellt: Ein weit entferntes Objekt scharf einstellen, die Position des grossen Rohres (hinterer Rand) markieren. Den Vorgang zweimal wiederholen. Den Mittelwert der Markierungen deutlich anzeichnen. Für die Sonnenbeobachtung mit Filter das Fernrohr auf diese Marke einstellen. (Mit aufgesetztem Filter ist das nachträglich Scharfstellen schwierig!) Das Sonnenfiler ist ein geprüftes Qualitätsprodukt. Damit kann die Sonne direkt gefahrlos beobachtet werden. Es muss sorgfältig behandelt werden und darf auf keinen Fall beschädigt werden! Nur mit aufgestecktem und gut gesichertem Sonnenfilter direkt in die Sonne schauen. Entweder das freie Auge mit der Hand abdecken oder das Fernrohr durch einen Karton als Blendschutz stecken Ein zusätzlicher Bauteil von AstroMedia

3 3/4 Auf diesen Adapter lassen sich die verschiedenen Fernrohr-Modelle von Astro Media mit zwei Gummibändchen befestigen. Das Beobachten wird dadurch wesentlich einfacher! 3.2 Das Fernrohr als Sonnenprojektor Teleskop nur für diese Anwendung ohne Sonnenfilter verwenden. Ein weisser Karton dient als Projektionsfläche. Die beiden Teile des Teleskops müssen für diese Anwendung ca. 4 bis 8 mm weiter auseinander gezogen werden. Je weiter der Auszug, desto kleiner wird der Abstand zum Schirm, desto kleiner (und heller) wird das Sonnenbild (etwa 12 bis 18 mm Durchmesser). Man «placiert» das Sonnenbild in den Schatten des Teleskops.

4 4/4 3.3 Teleskop und Projektionsfläche fest kombiniert In eine Schuhschachtel mit weisser Innenseite in die Schmalseite ein sechseckiges Loch in der Grösse des Teleskop-Vorderteils schneiden. In 12 cm Abstand von dieser Schachtelseite eine Zwischenwand einbauen, die ein Loch in der Grösse des Teleskop-Hinterteils enthält. Die Positionen der beiden Sechseck-Löcher müssen gut übereinstimmen, so dass das Fernrohr parallel zur Längskante der Schachtel «blickt». Diese zusätzliche Fixierung des Fernrohrs ist nötig, damit dieses seine Position beibehält. Nur so ist eine gute Einstellung zum Projizieren möglich! Das Sonnenbild wird auf die Innenseite der weissen Schachtelwand projiziert. Es steht auf dem Kopf. Aufnahme am 26. Dezember um 11 Uhr bei einer «bequemen» Sonnenhöhe von 17. Während der Finsternis am 20. März 2015 wird die Sonne wesentlich höher stehen! 4 Unterlagen für die Verwendung während der Sonnenfinsternis vom 20. März 2015 Die Schachtel mit dem Teleskop (in den folgenden Figuren grau gezeichnet ) muss in der richtigen Stellung (Blickrichtung zur Sonne) fixiert werden können. Diese Richtung ändert sich beständig. In Bern ist die Höhe der Sonne bei Finsternisbeginn 27, beim Finsternismaximum 36 und bei Finsternisende 42. Für die Schweiz liegen diese Werte zwischen 26 (Finsternisbeginn in Genf) und 43 (Finsternisende in Chiasso). Unser Vorschlag für Unterlege-Keile berücksichtigt diese Grenzen. Dabei sollte das Fernrohr in der Schachtel möglichst genau waagrecht befestigt sein.

5 5/4 4.1 Die Bauteile für die Beobachtung der Sonnenfinsternis in der Schweiz Unterlagebrett dem Schachtelboden angepasst mit Anschlagwändchen (braun). Erster Unterlagekeil (grün) für den kleinsten nötigen Höhen-Winkel. Eine Anschlagleiste auf dem Tisch (schwarz) verhindert das Wegrutschen der Einrichtung. Zusätzlicher zweiter Unterlagekeil (blau) für den grössten nötigen Höhen-Winkel.

6 6/4 Der blaue Keil wird während des Finsternisverlaufs zunehmend weiter unter die oberen Bauteile geschoben. Unten ist die Situation für die Finsternismitte in Bern gezeichnet. Und so sieht das aus! Keile aus einer dicken verleimten Platte mit der Bandsäge ausgeschnitten, schräge Flächen feingeschliffen.

7 7/4 5 Die Projektionsschachtel auf dem Fotostativ Ein Brett mit einem Fotogewinde (Eigenbau) wir auf das Stativ geschraubt. Die Schachtel liegt auf dem Brett, z.b. mit einer Schnur befestigt.

8 8/4 6 Projizierte Sonnenbilder auf der Innenseite der Schachtel Links: Sonne bei klarem Himmel. Grosse Sonnenflecken sind sichtbar (hier hat es keine). Mitte: Sonne scheint durch die Wolken. Rechts: Sonne hinter Zweigen (ca. 5 m entfernt). Zweige scharf, Sonne unscharf! 7 Die Funktionsweise des Teleskops Ein kleiner optischer Exkurs Unser Teleskop ist ein «galileisches» Fernrohr, so wie es der Astronom Galileo Galilei ( ) verwendet hat. Das Objektiv ist eine Sammellinse (konvex), das Okular ein Zerstreuungslinse (konkav). Vorteil: Kurze Bauweise. Nachteil: Kleines Gesichtsfeld. Das Auffinden der Sonne mit aufgesetztem Filter ist nicht ganz einfach! 7.1 Der Aufbau schrittweise erklärt Schematische Erklärung mit vereinfachten Strahlengängen F1 und F2 sind die beiden Brennpunkte des Objektivs (je 12 cm von der Linsenmitte entfernt). Das Teleskop sei in waagrechter Lage auf einen weit entfernten Turm gerichtet. Vom Fuss des Turmes gelangen die Lichtstrahlen waagrecht (parallel zur schwarz gezeichneten Achse) ins Teleskop. Von der Spitze des Turmes gelangen sie von schräg oben ins Telekop (grüne Linien). Von diesen vielen parallelen Strahlen sind zwei ausgewählt: Der Strahl durch die Linsenmitte läuft hinter der Linse in derselben Richtung weiter. Der Strahl duch den Brennpunkt F1 läuft hinter der Linse parallel zur Achse. Beim Schnitt der Strahlen entsteht das reelle Bild der Turmspitze.

9 9/4 F3 und F4 sind die beiden Brennpunkte des Okulars (je 4 cm von der Linsenmitte entfernt). Beim Beobachten eines weit entfernten Objektes liegen F2 und F4 am selben Ort, ausserhalb des Fernrohrs. Das reelle Bild kann nicht entstehen, weil die Okularlinse dies verhindert. Achsenparallele Strahlen (braun) treffen auf die Zerstreuungslinse. Sie werden durch diese auseinander gelenkt («zerstreut»). Deren Verlängerungen nach rückwärts (grau gestrichelt) treffen alle den Brennpunkt F3. Speziell: Der Strahl aus F1 trifft achsenparallel auf das Okular. Das Besondere ist nun: Das Okular lenkt alle Strahlen, die vom Objektiv her kommen so um, dass sie die Linse parallel zueinander verlassen. Der Beobachter sieht also alle «Seh-Strahlen» von der Turmspitze aus derselben Richtung kommen. Diese Richtung ist jedoch eine andere als die ursprüngliche!

10 10/4 Ohne Fernrohr sieht man den Turm unter dem kleinen Blickwinkel, mit Fernrohr unter dem grossen Blickwinkel. Das Verhältnis der beiden Winkel ist die Vergrösserung des Fernrohrs. 7.2 Berechnung der Vergrösserung f1 = Brennweite des Objektivs f2 = Brennweite des Okulars V = Vergrösserung Es gilt die einfache Beziehung V = f1 : f2 Für das oben gezeichnete Teleskop ist V = 12 cm : 4cm = 3-fach Für das gebastelte Sonnenteleskop ist (ungefähr) V = 24 cm : 4 cm = 6-fach 7.3 Vom Experiment zur Berechnung Mit dem Objektiv allein kann man ein scharfes Sonnenbild (reelles Bild) auf einem Karton in ca. 23 cm Entfernung erzeugen, dieser Abstand ist die Brennweite der Sammellinse (f1). Die Vergrösserung des Fernrohrs ist gemäss Bastelanleitung 6-fach. Die Brennweite des Okulars (f2) ist somit 23 cm : 6 = 3,8 cm Abstand der beiden Linsen (analog zur Figur S. 9 oben) = f1 f2 = 23 cm 3,8 cm = 19,2 cm Kontrolle: Wenn das Teleskop «auf unendlich» scharf eingestellt ist, beträge der Linsenabstand (gemessen) ungefähr 19 bis 19,5 cm. 7.4 Okularprojektion Der Abstand der Linsen wird etwas vergrössert, F4 liegt dann rechts von F2. Die austretenden Strahlen laufen zusammen und treffen sich auf dem Projektionsschirm, wodurch auf diesem ein scharfes Bild entsteht. 8 Das Keplersche Telekop Dieses hat als Okular eine zweite Sammellinse mit kleinerer Brennweite als das Objektiv. Das Objektiv erzeugt ein reelles Zwischenbild. Dieses wird mit dem Okular wie mit einer Lupe betrachtet. Das Okular liegt rechts ausserhalb von F2. Dadurch wird dieses Fernrohr länger als das Galileische Teleskop Die Beziehung V = f1 : f2 gilt auch für diese Fernrohrart.