Abenteuer Astronomie

Was ist eigentlich … Offset (Spiegelversatz) eines Newtons?

Abb. 1: Ein Newton-Teleskop - besonders ein kurzbrennweitiges - benötigt für seinen Fangspiegel u.U. einen Offset [Peter Oden]

Oft genug hört oder liest man bei Diskussionen an Astrostammtischen oder in Foren, wie wichtig der optimale Offset oder Spiegelversatz für eine hochwertige Abbildung bei einem Newton-Telekop sein. Dies ist zumindest teilweise richtig, aber eben nur teilweise. Den Details zu dieser Frage möchte ich diesmal etwas näher auf den Grund gehen.

Abb. 2: Der optische Strahlengang in einem Newton-Teleskop [Peter Oden]

Der Hauptspiegel eines Newton-Teleskops bündelt das einfallende Licht und leitet es über den Fangspiegel zum Okular weiter (vgl. Abb. 2). Die Menge aller Lichtstrahlen, die vom Hauptspiegel zurückgeworfen werden, sind nicht mehr parallel (wie das einfallende Licht) sondern kegelförmig. Die Charakeristik eines Kegels ist, dass er sich zu seiner Spitze hin immer mehr verjüngt, der Querschnitt also abnimmt.

Abb. 3: Schräger Schnitt durch einen Kegel [Peter Oden]

Falls nun der mittlere Strahl des Lichtkegels genau auf die Mitte des Fangspiegels trifft (vgl. Abb. 3), kommt es zu folgenden Effekten:

Auf der Seite des Fangspiegels, die näher zum Hauptspiegel liegt, ist der Lichtkegel breiter und ein Teil des Lichtes trifft nicht mehr auf den Fangspiegel.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Fangspiegels, die vom Hauptspiegel weiter entfernt ist, hat sich der Lichtkegel weiter verjüngt, so dass der Rand des Fangspiegels bereits gar nicht mehr beleuchtet wird.

Die Lösung dieses Problems liegt nun darin, dass der Fangspiegel vom Okular aus gesehen etwas nach hinten verschoben wird bzw. vom Hauptspiegel aus gesehen etwas seitlich verschoben wird und zwar vom Okularauszug weg.

Abb. 4: Durch seitliches Versetzen des Fangspiegels trifft der Lichtkegel wieder komplett auf den Fangspiegel [Peter Oden]

Der benötigte Offset ist um so größer, je kurzbrennweitiger der Newton ist. Bei einem Newton mit f/8 oder f/10 fällt er praktisch nicht ins Gewicht, bei einem Netwon mit f/4 oder kurzbrennweitiger macht der Offset bereits einige Millimeter aus.

Eine einfache Formel zur Berechnung des benötigten Offsets lautet:

Offset_Fangspiegel = D_Hauptspiegel x d_Fangspiegel / (4 x Brennweite_Hauptspiegel)

Ein Newton mit 200mm Hauptspiegel, 50mm Fangspiegel (kleiner Durchmesser, da Fangspiegel elliptisch) und 800mm Brennweite benötigt also einen Offset von 200×50/(4*800)mm, das sind 10.000/3.200, also ziemlich genau 3mm.

Um noch einmal auf den Anfang zurückzukommen: Die Qualität der Abbildung leidet unter einem fehlenden Offset nicht und der Unterschied ist visuell überhaupt nicht zu erkennen. Wo er sich bemerkbar macht ist bei der Astrofotografie, denn hier führt fehlender Offset unter Umständen zu einer erkennbaren Vignettierung im Bild.

Peter Oden