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Fernrohr interaktiv

Ein kleines Segelschiff treibt verloren auf dem rauen Meer. Angestrengt blickt der Seefahrer durch sein Fernrohr und sucht zum wiederholten Male den Horizont ab. Es ist noch immer kein Land in Sicht! Doch plötzlich taucht ein verschwommener Schatten weit in der Ferne auf. Um was handelt es sich – etwa um das rettende Festland? In der interaktiven Simulation lässt die Funktionsweise von Fernrohren erforschen.

Interaktives Fernrohr starten

Experiment geglückt: Der Pirat sieht das von ihm anvisierte Segelschiff mit seinem 3-Linsen-Fernrohr um 6.2-fach vergrößert und gestochen scharf. Als Abstand von der ersten zur zweiten Linse wurden hierfür 46 cm eingestellt und als Abstand von der zweiten Linse zum Auge 2 cm. Die Brennweite der ersten Linse beträgt 31 cm, die der zweiten 5 cm.

Funktionsweise des interaktiven Fernrohrs

Die Simulation "Fernrohr interaktiv" lädt zum Entdecken ein: Welchen Unterschied für das Bild macht es, ob zwei oder drei Linsen verwendet werden? Welche Abstände müssen die Linsen voneinander haben, damit ein scharfes Bild entsteht? Wie hängt die Vergrößerung von den Brennweiten der Linsen ab? Und welchen Weg nimmt das Licht innerhalb des Fernrohrs? Das alles lässt sich im Versuch erforschen.

Detailansicht des interaktiven Fernrohrs: Blick auf ein weit entferntes Objekt am Strand

Neugierig blickt der Pirat durch sein Fernrohr: Was ist wohl am Felsen gestrandet? Das gilt es, in der Interaktivität zu erkunden.

Ein Fernrohr dient übrigens zur Beobachtung von entfernten Objekten auf der Erdoberfläche, während man mit einem Teleskop die Gestirne des Weltalls betrachten kann.

Bedienungsanleitung

Über die quadratischen Schaltflächen sind für das Fernrohr drei verschiedene Szenen anwählbar. Gewählt werden kann zudem zwischen zwei verschiedenen Arten von Fernrohren: einem 2-Linsen- oder einem 3-Linsen-Fernrohr.

Detailansicht des interaktiven Fernrohrs: Bedienpanel

Mithilfe dieser Buttons lässt sich das Motiv auswählen, die Linsenanzahl bestimmen und zwischen der Experiment- und Modellansicht wechseln.

Während des Versuchs lässt sich zwischen der Darstellung als Experiment (Experimentieroberfläche) und Modell (Strahlengangmodell) wechseln.

Abstände und Brennweite lassen sich im Navigationspanel im unteren Teil der Interaktivität einstellen. So kann der Benutzer über das Drehrad (ganz links) die Abstände der Linsen voneinander zwischen 40 und 80 cm justieren. Mithilfe des zweiten Drehrädchens lässt sich der Abstand zwischen der zweiten Linse (Okular) und dem Auge bestimmen. Hier sind Werte zwischen 2 und 20 cm möglich.

Die Darstellung im Modell

Bei der Darstellung im Strahlengangmodell stehen Brennweiten zwischen 10 und 40 cm für die Objektivlinse (Linse 1) zur Verfügung. Eingestellt werden diese Werte über das Drehrad (rechts unten). Zu Verdeutlichung lassen sich im rechten oberen Teil die Strahlenbündel, Sehwinkel und eine Legende einblenden.

Detailansicht des interaktiven Fernrohrs: Modelldarstellung

In der Modelldarstellung wird der Strahlengang im 3-Linsen-Fernrohr deutlich. Gewählt wurde hier eine Brennweite von 29 cm für die erste Linse.

Wann gibt es ein scharfes Bild?

Die Brennweiten der Linsen und die Abstände der Linsen voneinander sind für die Bildschärfe maßgeblich. Außerdem spielt bei einem Fernrohr mit drei Linsen die Zwischenlinse (auch Umkehrlinse genannt) für die Länge des Tubus eine Rolle.

Detailansicht des interaktiven Fernrohrs: Fokussierung des Motivs

Ziel des Experiments ist es, das Motiv – in diesem Beispiel das Segelschiff – scharf zu stellen und dabei das Zusammenspiel der einzelnen Linsen zu verstehen.

Die Schärfebedingungen können in diesem Versuch experimentell ermittelt werden.

Die Vergrößerung

Je nach gewählten Brennweiten muss das Fernrohr unterschiedlich lang sein, um ein scharfes Bild zu liefern. Das Verhältnis der Brennweiten von Objektiv- und Okularlinse zueinander bestimmt die Vergrößerung des Fernrohrs. Auch die Bildhelligkeit ändert sich mit zunehmender Vergrößerung.

Preisgekrönte Projekte
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