Projekt ZPPT: Bau eines Zonenplatten-Planetenteleskops

Teil I: Aufgabenstellung
 
Aktueller Status: First Light erfolgreich, Experiment gelungen!
  
 
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Ein Teleskop ist ein Gerät zur vergrößernden optischen Abbildung von Himmels- körpern. Um eine solche optische Abbildung zu erreichen, müssen die einfallenden Lichtwellen von ihrer ursprünglichen Ausbreitungsrichtung abgelenkt werden. Grundsätzlich können Lichtwellen auf drei verschiedene Arten abgelenkt werden: durch Brechung, durch Reflexion oder durch Beugung.
 
Alle "normalen" Teleskope bedienen sich der Phänomene der Brechung mit Hilfe von Linsen oder der Reflexion mit Hilfe von Spiegeln (oder einer Kombination davon). Das dritte Phänomen, die Beugung, tritt dabei immer mit auf, jedoch lediglich als die Auflösung begrenzend. "Beugungsbegrenzt" - das meint also vor allem Restriktion und macht uns diese Beugung nicht gerade sympathisch.
 
Könnte man aber nicht einmal den Spieß herumdrehen und ein Teleskop bauen, dass gerade mit Beugung arbeitet, statt mit Brechung oder Reflexion? 
 
Auch bei einer Lochkamera spielt die Lichtbeugung eine Rolle. Mit Lochkameras beschäftige und experimentiere ich bereits seit langem. Aufgrund des notwendiger- weise kleinen Lochs eignet sich die Lochkamera aber nur für relativ helle Aufnahme- situationen und für lange Belichtungszeiten. In der Astrofotografie herrschen diese Bedingungen eher selten. Eine Ausnahme war der Venustransit 2004, den ich mit meinem 2,3m-Lochblenden-Heliographen aufnahm, oder die Sonnenfinsternis 2006, die ich mit einer Spezial-Panorma-Lochkamera fotografierte.
 
Dann entsann ich mich Anfang 2007 eines eher exotischen optischen Bauteils, von dem ich während meines ersten Studiums gehört hatte: die Zonenplatte. Zonenplatten werden in der "normalen" Optik weniger verwendet, dagegen spielen sie in der Holografie und in der Röntgentechnik eine wichtige Rolle.
Eine Zonenplatte besteht aus einer bestimmten Anzahl konzentrischer transparenter und opaker Ringe, an denen die Wellen gebeugt werden. Variiert man die Radien der Ringe mit der Wurzel der Ordnung, so ergibt sich für die gebeugten Wellen ein gemeinsamer Ort konstruktiver Interferenz ähnlich dem Brennpunkt einer Linse. Doch hier endet die Ähnlichkeit auch schon: eine Zonenplatte verhält sich nämlich wie eine Sammellinse und eine Zerstreuungslinse mit gleicher Brennweite gleichzeitig!
   
Mit jedem neuen Ring, d.h. mit jeder zusätzlichen Ordnung, steigt natürlich auch die  Helligkeit der Abbildung. Dennoch liegt die Lichteffizienz einer Zonenplatte natürlich noch weit unter der normaler Teleskope. Es stellte sich die Frage, welches Himmels- objekt mit einer Zonenplatte sinnvollerweise aufgenommen werden könnte. Das nach der Sonne flächenhellste Himmelsobjekt ist Venus. Und Venus sollte 2007 sehr gut zu beobachten sein, bis zur schmalen Sichel Ende Juli. Diese Überlegungen führten mich zur eigentlichen Aufgabenstellung des Projekts "ZPPT", dem Zonenplatten- Planetenteleskop:
 
Läßt sich ein Zonenplatten-Teleskop bauen, mit dem die Phasengestalt der Venus abbildbar ist?
 
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Stand: 14.4.2007     
  
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