Wie funktionieren Ferngläser?
Ferngläser basieren auf den Prinzipien optischer Gesetze, indem sie sich die Eigenschaften und das Verhalten des Lichts auf seinem Weg durch verschiedene Medien zunutze machen. Nehmen wir eines auseinander, um zu sehen, wie ein Fernglas funktioniert, was die wesentlichen Teile eines Fernglases sind und wie sie zusammenarbeiten.
Ferngläser bestehen aus drei optischen Teilen:
Okular oder Okular: Zum Fokussieren und Vergrößern des projizierten virtuellen Bildes
Prismen: Um die Bildausrichtung zu korrigieren – spiegeln Sie das Bild vertikal und horizontal
Objektivlinse: Sammelt einfallendes Licht und konzentriert es im Brennpunkt, normalerweise ein Linsensystem aus 2 oder mehr Linsen, um Aberrationen zu kompensieren
Einfache Erklärung der Funktionsweise eines Fernglases
Um die Einzelteile eines Fernglases und ihre Funktionen zu verstehen, nehmen Sie es am besten auseinander und werfen Sie einen Blick ins Innere. So können Sie die einzelnen Baugruppen sehen und sich ein besseres Bild von der Funktionsweise eines Fernglases machen. Da ist einoptisches System und ein mechanisches Systemzu betrachten.
Optische Teile eines Fernglases
Ferngläser bestehen aus drei optischen Baugruppen, die das Licht brechen und fokussieren, um ein entferntes Objekt zu vergrößern und es näher erscheinen zu lassen. Diese drei wesentlichen Komponenten sind Objektivlinse, Prismensystem und Okular. Schauen wir uns diese Teile genauer an, um ihre Funktionen und die Vergrößerung durch ein Fernglas zu verstehen.
Objektivlinse
DerZielsetzungmit seiner großenSammelobjektivbefindet sich je nach Blickrichtung vorne oder unten am Fernglas. Die Sammellinse ist auf das interessierende Objekt gerichtetfängt das Licht ein.
Je größer dieÖffnung– Je größer der Durchmesser des Objektivs, desto mehr Lichtstärke hat das Fernglas und desto heller erscheint das Bild. Aus diesem Grund entscheiden sich Jäger oder Sternbeobachtungsbegeisterte für Ferngläser mit großem Objektivdurchmesser. Leichte, kompakte Ferngläser, die sich hervorragend zum Wandern oder für den gelegentlichen Gebrauch eignen, haben möglicherweise eine viel kleinere Öffnung von etwa 25 mm. Die Größe der Öffnung wird in der zweiten Zahl der Fernglasbewertung ausgedrückt, d. h. 8x42
Das vom Objektiv erzeugte virtuelle Zwischenbild steht auf dem Kopf und ist gespiegelt. Um dies zu korrigieren, werden die Prismen im Inneren des Fernglases eingesetzt.
Das Prismensystem
Ohne Prismen im Fernglas würde der Betrachter ein seitenverkehrtes Bild sehen. Die Prismen korrigieren dies und tragen außerdem dazu bei, die Länge des Fernglases etwas zu reduzieren.
DerPrismenbestehen aus Kronglas unddienen als Korrekturspiegel. Wenn der Lichtstrahl die Prismen passiert, wird das von der Objektivlinse projizierte Bild durch mehrere Reflexionen auf den Kopf gestellt und invertiert, sodass der Betrachter ein normal aussehendes Bild sehen kann.
Es gibt zwei Haupttypen von Prismen, die in Ferngläsern verwendet werden. Dabei handelt es sich um Porro-Prismen und verschiedene Dachprisma-Designs.
Porroprismen
In Porro-Prismen-Ferngläsern werden zwei Prismen verwendet, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
Die Lichtstrahlen werden von den Innenflächen reflektiert und in einem Prisma von oben nach unten und im anderen Prisma von links nach rechts umgekehrt.
Der Vorteil von Ferngläsern mit Porro-Prismensystem besteht darin, dass diese Prismen viel einfacher und kostengünstiger herzustellen sind und durch die Anordnung nebeneinander wenig Platz benötigen.
Porro-Prismen-Ferngläser sind oft kürzer gebaut als Dachkant-Ferngläser.
Dachprisma
Dieses Prismensystem besteht üblicherweise aus zwei Prismen, von denen mindestens eines die Form einer Dachkante hat.
Eine Seite eines Primglaskörpers muss beschichtet werden, um die Phasenverschiebung der verschiedenen Wellenlängen auszugleichen und Farbsäume zu reduzieren. Dies macht Dachprismen etwas teurer als Porro-Prismen.
Die Bildkorrektur in Dachprismen-Ferngläsern folgt möglicherweise einem komplexeren Strahlengang als in Porros Ferngläsern, aber das Ergebnis der Umkehrung des auf den Kopf gestellten und gespiegelten Bildes von der Objektivlinse ist das gleiche.
Dachprismen ermöglichen wesentlich schlankere und kompaktere Ferngläser. Ferngläser mit diesen Prismen sind im Vergleich zu Modellen mit Porro-Prismen etwas schmaler und eleganter, aber in der Regel etwas teurer, da eine aufwändigere Herstellung erforderlich ist.
Okulare
DerOkulare, auch genanntOkular, befinden sich an der Vorderseite des Fernglases und sind die beiden Linsen, in die wir beim Beobachten direkt hineinschauen.
Augenmuscheln (Gummiverlängerungen am Okulartubus) werden häufig verwendet, um den richtigen Augenabstand zum Okular einzuhalten und einen gewissen Schutz vor störendem schrägen Streulicht zu bieten.
Das Okular besteht normalerweise aus zwei oder mehr Linsen.
Wenn das Fernglas richtig fokussiert ist, kann das menschliche Auge das Bild sehen, das von der Objektivlinse und dem Prismensystem projiziert wird.
Mechanische Teile eines Fernglases
Dioptrieneinstellung
Viele Menschen haben nicht auf beiden Augen das gleiche starke Sehvermögen. Um ein ermüdungsfreies Beobachten durch das Fernglas zu ermöglichenUnterschiedliche Sehstärken müssen ausgeglichen werdensodass beide Augen ein scharfes Bild sehen können.
Normalerweise kann das rechte Okular durch Anpassen der Fokussierung der Okularlinsen feinjustiert werden, um den Dioptrienunterschied auszugleichen.
Schließen Sie zum Einstellen Ihr rechtes Auge und fokussieren Sie mit dem linken Auge (dem Okular ohne Dioptrienausgleich) ein Objekt, indem Sie das mittlere Fokusrad drehen, bis das Bild scharf und klar ist. Passen Sie dann die Schärfe am zweiten Okular mit Hilfe der Dioptrieneinstellung fein an.
Fokusrad
Um bei der Betrachtung von Objekten in unterschiedlichen Entfernungen ein scharfes und klares Bild zu erhalten, ist es immer notwendig, den Fokus des Fernglases anzupassen. Durch Drehen des Fokusknopfs (oder Fokusrads) werden die Okulare (oder nur eine der Okularlinsen) herausgeschoben oder hineingezogen, sodass der Brennpunkt der Okulare mit dem Brennpunkt der Objektivlinse konvergiert.
Tonnenbrücke mit Scharnier
Bei einem Fernglas handelt es sich einfach um zwei nebeneinander montierte Teleskope. Sie müssen genau in die gleiche Richtung zeigen, damit ein Beobachter gleichzeitig durch sie hindurchsehen kann. Die Tonnenbrücke hält dieFernglasrohre in paralleler Ausrichtungzueinander, so dass die optische Achse parallel ist (der Lichtstrahl).kollimiert).
Mithilfe von Scharnieren, die die Brücke verbinden, können wir den Abstand der Okulare an den individuellen Augenabstand des Betrachters anpassen.
Fass oder Rohr
Der Zylinder ist das Gehäuse, das alle optischen Teile zusammenhält. Das Gehäuse schützt die optischen Komponenten und hält sie in einer stabilen Position, sodass sie sich bei mechanischen Stößen oder beim Herunterfallen nicht verschieben.
Viele der besseren Ferngläser verfügen über O-Ring-Dichtungen, um Wasser und Feuchtigkeit fernzuhalten. Bei vielen hochpreisigen Modellen ist der Innenraum zusätzlich mit Inertgas gefüllt, um die Wasserdichtigkeit auch beim Untertauchen unter Wasser zu gewährleisten.
Weg des Lichts im Porro-Prisma-Fernglas
Wie Prismen das Bild umkehren
Das Bild des betrachteten Objekts erscheint horizontal und vertikal invertiert
Das erste Prisma kehrt das Bild vertikal um
Das zweite Prisma kehrt das Bild horizontal um
Am Ende der Brennweite des Objektivs wird ein kleines Bild projiziert
Das Okular vergrößert das Bild und präsentiert es dem Auge
Wie das Bild scharf wird
Um dem Betrachter ein fokussiertes und scharfes Bild zu präsentieren, muss der Brennpunkt der Okularlinse mit dem Brennpunkt der Objektivlinse konvergieren.
So berechnen Sie die Vergrößerung eines Fernglases
Die Vergrößerung eines Fernglases, auch „Leistung“ genannt, ist ein wichtiger Beurteilungsfaktor, der bei der Entscheidung über den Einsatzzweck des Gerätes hilft. Sie gibt an, wie oft ein Bild bei der Betrachtung durch ein Fernglas im Vergleich zur Betrachtung mit bloßem Auge vergrößert erscheint.
Die Vergrößerungszahl ist der Quotient aus Objektivbrennweite und Okularbrennweite. Im obigen Beispiel wäre es so240 / 24 = 10
Die Vergrößerung des Fernglases wird in der ersten Zahl der Fernglasbewertung ausgedrückt, d. h.8x42
Die beliebtesten Vergrößerungsfaktoren sind 8x und 10x. Bei 10-facher Vergrößerung erscheinen Objekte in 100 Metern Entfernung so, als wären sie 10 Meter entfernt.
Zusammenfassung Fernglasteile und ihre Funktion
Sehr interessant, wie Ferngläser funktionieren und wie sie grundsätzlich aus einer sehr einfachen Anordnung von drei optischen Teilen zusammengesetzt sind: Okular, Prismen und Objektivlinse.
DerObjektivlinseist die große Linse am vorderen Ende des Fernglases, sie ist dem betrachteten Objekt zugewandt. Der Durchmesser der Objektivlinse wird als bezeichnetÖffnung.Die Größe des Objektivs bestimmt die Auflösung (Schärfe) und wie viel Licht gesammelt werden kann. Das vom Objektiv aufgenommene Bild ist gespiegelt und steht auf dem Kopf.
Prismenwerden zur Korrektur des Bildes verwendet. Wenn die Lichtstrahlen des invertierten Bildes durch die Prismen gehen, werden sie von den Innenflächen des Prismas reflektiert und treten als normales, real aussehendes Bild aus. Bei den Prismentypen handelt es sich um Porro-Prismen und Dachprismen.
DerOkularoder Okular ist der Teil, in den der Benutzer hineinschaut. Das Bild, das das Objektiv am Ende seiner Brennweite gesammelt und projiziert hat, wird durch das Okular vergrößert und dem Auge des Betrachters präsentiert.