FREISTETTERS FORMELWELT: Size does matter!


Das Arecibo Observatorium in Puerto RicoBild: DENNISVDWATER / STOCK.ADOBE.COM

 

Warum werden Teleskope immer größer? Der Grund ist keineswegs Größenwahn, sondern das Airy-Scheibchen. Das soll nämlich möglichst klein sein.

 

 

In der Astronomie werden Teleskope so gut wie nie dafür eingesetzt, Dinge zu vergrößern. Die allermeisten Himmelskörper sind so enorm weit entfernt, dass auch die stärkste Vergrößerung keinen Effekt hat. Man braucht Teleskope einerseits, um möglichst viel Licht zu sammeln und so auch Objekte sichtbar zu machen, die für das freie Auge viel zu schwach leuchten. Und andererseits geht es darum, die Dinge möglichst scharf zu sehen. Dabei dreht sich alles um folgende Formel:

Formel für den Durchmesser des Airy-Scheibchens.

 

Diese Formel gibt näherungsweise den Winkeldurchmesser θ des zentralen »Airy-Scheibchens« an. Trifft Licht mit einer Wellenlänge λ auf eine kreisförmige Blende mit dem Durchmesser D, wird es daran gebeugt. Im Zentrum kann man dann ein Maximum der Lichtintensität sehen, das von Ringen abnehmender Intensität umgeben ist. Der runde Lichtfleck im Zentrum ist der, dessen Durchmesser von der Formel beschrieben wird und der den Astronomen das Leben schwer macht.

Dass ein Lichtstrahl nicht exakt punktförmig abgebildet wird, liegt nicht an irgendwelchen technischen Problemen. Auch wenn das Licht auf ein optisch perfektes Instrument ohne Abbildungsfehler treffen würde, würde es an der Blende trotzdem noch gebeugt. Der Name Airy-Scheibchen bezieht sich auf den englischen Astronomen George Biddell Airy, der sich mit genau diesem Phänomen im 19. Jahrhundert beschäftigt hat. Und die Bezeichnung »Scheibchen« demonstriert das Problem der Astronomen: Eben weil es eine Scheibe ist und kein Punkt, ist jedes Bild, das mit einem Teleskop gemacht wird, ein wenig unscharf.

Will man das Auflösungsvermögen, also die Bildschärfe, erhöhen, dann muss das Airy-Scheibchen möglichst klein werden. Und wie die Formel deutlich zeigt, gibt es dafür genau zwei Möglichkeiten: Entweder man macht die Wellenlänge des Lichts kleiner; oder den Durchmesser der Blende größer.

 

weiterlesen