Modell eines Fernrohrs - Experiment: Unterschied zwischen den Versionen

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Aktuelle Version vom 4. Juli 2021, 10:26 Uhr

Cover

Aufgabenstellung

Baue ein Modell eines astronomischen Fernrohrs auf. Untersuche wie dessen Teile zusammenwirken.

Vorbetrachtungen

Theoretische Grundlagen

Fernrohre werden verwendet um Bilder von weit entfernten Gegenständen zu erzeugen. Dabei handelt es sich um optische Geräte, welche aus verschiedenen Linsen bestehen, dem Okular und dem Objektiv. Durch eine Veränderung des Abstands der Linsen zueinander kann ein scharfes, vergrößertes Bild von zum Beispiel einem Himmelskörper erzeugt werden, auf dem mehr Details sichtbar sind.

Versuchsaufbau/Schaltplan

Verwendete Geräte

Optische Profilbank
Messband
Linse auf Reiter, f= +100mm
Linse auf Reiter, f= +50mm
Schirm, weiß
Teelicht
Streichhölzer
Erdmodell
Tisch mit Stiel
Reiter für Optische Profilbank

Für Lehrkräfte

Methodische Hinweise

Bemerkungen

Durchführung

Beschreibung der Versuchsdurchführung

Aufbau

Maßband in die optische Bank hinein schieben
Befestigung des Reiters einschließlich Tisch mit Stiel auf optischer Bank
Schirm bei ca. 40cm auf optische Bank setzen
Linse mit f= +100mm ca. 30cm auf optische Bank setzten
Teelicht auf Tisch stellen und mit Streichhölzern anzünden

Durchführung

Verschiebung der Linse bis ein scharfes Bild der Flamme auf dem Schirm entsteht
Entfernung der Kerze und des Tisches mit Stiel
Einsetzen von Modell Erde in Reiter
Ersetzen des Schirms durch Linse mit f= +50mm
Eventuelle Justierung der Linsen
Messung der Abstände der Linsen zum Erdmodell

Beobachtung/Messwertaufnahme

Beobachtung Kerze

Die Flamme der Kerze ist auf dem weißen Schirm umgekehrt und seitenverkehrt.

Beobachtung Erdmodell

Beim Durchschauen durch das Okular (f= +50mm) sieht man einen vergrößertes, seitenverkehrtes Bild eines Ausschnitts des Erdmodells. Außerdem tritt am Rand eine chromatische Aberration auf.

Video

Link: YouTube:Modell eines Fernrohrs - Experiment

Informationen zum Video
Experiment Nr.:	54
Veröffentlicht am:	22.10.2017
Dateiname:	54.mp4
Länge:
Maximale Dateigröße:
Videoqualität:	SD, HD, 2k
Lizenz:	CC0 1.0 Universell (CC0 1.0) Public Domain Dedication

Weitere Fotos

Auswertung

Messwertaufnahme

Abstand zwischen Objektiv und Okular: s= 24,4cm.

Abstand von Objektiv zu Erdmodell: s= 22,3cm.

Erklärung

In das Objektiv (Sammellinse, f= +100mm) des Fernrohrs treten die von dem Erdmodell ausgehenden Strahlen ein. Dabei entsteht hinter der Linse ein verkleinertes, seitenvertauschtes, umgekehrtes, reelles Bild. Dieses wird als Zwischenbild bezeichnet. Durch das Okular (Sammellinse, f= +50mm) wird das Zwischenbild, wie bei einer Lupe, vergrößert. Es entsteht ein vergrößertes, virtuelles Bild. Insgesamt sieht man deshalb ein vergrößertes, seitenvertauschtes, umgekehrtes, virtuelles Bild des Erdmodells unter einem größeren Sehwinkel als demjenigen, unter dem man es ohne das Fernrohrmodell sehen würde.

Fehlerbetrachtung

Chromatische Aberration

Am Rand der Linsen wurde Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen verschieden stark in seine spektralen Bestandteile aufgespalten. Dadurch entstehen Farbsäumen am Bildrand.

Seitenvertauschtes und umgekehrtes Bild

Durch den Strahlenverlauf des Lichts durch die beiden Sammellinsen (Okular, Objektiv) entsteht ein seitenverkehrtes Bild. Bei astronomischen Beobachtungen stellt dieser Fehler kein Problem Problem dar.

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 ===Theoretische Grundlagen===
-Fernrohre werden verwendet um Bilder von weit entfernten Gegenständen zu erzeugen. Dabei handelt es sich um ein optisches Gerät, welche aus verschiedenen Linsen bestehen, dem Okular und dem Objektiv. Durch eine Veränderung des Abstands der Linsen zueinander wird ein scharfes, vergrößertes Bild von zum Beispiel einem Himmelskörper erzeugt auf dem mehr Details sichtbar werden.
+Fernrohre werden verwendet um Bilder von weit entfernten Gegenständen zu erzeugen. Dabei handelt es sich um optische Geräte, welche aus verschiedenen Linsen bestehen, dem Okular und dem Objektiv. Durch eine Veränderung des Abstands der Linsen zueinander kann ein scharfes, vergrößertes Bild von zum Beispiel einem Himmelskörper erzeugt werden, auf dem mehr Details sichtbar sind.
 ===Versuchsaufbau/Schaltplan===
+[[Datei:20210621 092004.jpg|rahmenlos|]][[Datei:20210628 081907.jpg|rahmenlos]]
 ===Verwendete Geräte===
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 '''Aufbau'''
-*Maßband in die optische Bank reinschieben
+*Maßband in die optische Bank hinein schieben
-*Befestigung des Reiters einschließlich Tisches mit Stiel auf optischer Bank
+*Befestigung des Reiters einschließlich Tisch mit Stiel auf optischer Bank
 *Schirm bei ca. 40cm auf optische Bank setzen
 *Linse mit f= +100mm ca. 30cm auf optische Bank setzten
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 Die Flamme der Kerze ist auf dem weißen Schirm umgekehrt und seitenverkehrt.
-'''Beobachtung Erde'''
+'''Beobachtung Erdmodell'''
-Beim Durchschauen durch das Okular (f= +50mm) sieht man einen Ausschnitt des Erdmodells vergrößert, seitenverkehrt und umgekehrtes Bild. Außerdem tritt eine chromatische Aberration auf.
+Beim Durchschauen durch das Okular (f= +50mm) sieht man einen vergrößertes, seitenverkehrtes Bild eines Ausschnitts des Erdmodells. Außerdem tritt am Rand eine chromatische Aberration auf.
+[[Datei:20210628 081812.jpg|rahmenlos]]
 ===Video===
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 ===Erklärung===
+In das Objektiv (Sammellinse, f= +100mm) des Fernrohrs treten die von dem Erdmodell ausgehenden Strahlen ein. Dabei entsteht hinter der Linse ein verkleinertes, seitenvertauschtes, umgekehrtes, reelles Bild. Dieses wird als Zwischenbild bezeichnet. Durch das Okular (Sammellinse, f= +50mm) wird das Zwischenbild, wie bei einer Lupe, vergrößert. Es entsteht ein vergrößertes, virtuelles Bild. Insgesamt sieht man deshalb ein vergrößertes, seitenvertauschtes, umgekehrtes, virtuelles Bild des Erdmodells unter einem größeren Sehwinkel als demjenigen, unter dem man es ohne das Fernrohrmodell sehen würde.
 ===Fehlerbetrachtung===
 '''Chromatische Aberration'''
-Am Rand der Linsen wurde Licht unterschiedlicher Wellenlängen verschieden stark in seine spektralen Bestandteile aufgespalten. Dadurch entstehen Farbsäumen am Bildrand.
+Am Rand der Linsen wurde Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen verschieden stark in seine spektralen Bestandteile aufgespalten. Dadurch entstehen Farbsäumen am Bildrand.
-'''seitenverkehrtes Bild'''
+'''Seitenvertauschtes und umgekehrtes Bild'''
 Durch den Strahlenverlauf des Lichts durch die beiden Sammellinsen (Okular, Objektiv) entsteht ein seitenverkehrtes Bild. Bei astronomischen Beobachtungen stellt dieser Fehler kein Problem Problem dar.