Ein Leitfaden für den richtigen Einsatz von Prismen und Zenitspiegeln

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So setzen Sie Prismen und Zenitspiegel richtig ein – ein Technik-Leitfaden

Teleskope ermöglichen einen eindrucksvollen Blick in den Himmel auf Sterne, Planeten und andere faszinierende Objekte. Damit Sie sich dabei – je nach Teleskop oder Refraktor – nicht unbequem verdrehen müssen, leiten Prismen und Zenitspiegel das Bild um. Was Prismen und Zenitspiegel bewirken, wie Sie diese einsetzen und worauf Sie bei der Kaufentscheidung Wert legen sollten, zeigt Ihnen dieser Ratgeber.

Die Geschichte der Teleskope

Dass ein konkaver Spiegel zur Vergrößerung dienen kann, ist bereits im 13. Jahrhundert bekannt. Im Jahr 1512 beschreibt Leonardo da Vinci dann, wie ein solcher Spiegel dazu genutzt werden kann, den Sternenhimmel zu beobachten. Das erste Spiegelteleskop wird im Jahr 1616 von dem Jesuitenpater Nicolaus Zucchius gebaut. In dieses setzt er den Hohlspiegel leicht gekippt ein. Als Okular dient dabei eine Zerstreuungslinse. Diese ist seitlich angebracht, weil der Betrachter auf diese Weise nicht den Lichteinfall zum Hohlspiegel verdecken kann. Da dieses Spiegelteleskop jedoch durch den gekippten Spiegel Abbildungsfehler aufweist, wird in den folgenden Jahren von mehreren Wissenschaftlern weiter an Teleskopen geforscht und es werden diverse Konstruktionen entworfen.

Ein verbessertes Teleskop stellt schließlich Isaac Newton vor, das er zwischen 1668 und 1672 entwickelt hat. Die Besonderheit an dieser Konstruktion ist, dass der Spiegel nicht gekippt ist. An derselben Stelle setzt Newton einen planen Umlenkspiegel zentral über den Hauptspiegel. Dadurch blickt der Beobachter seitlich in das Instrument. Diese Variante dient als Prototyp für viele Teleskope, die folgen sollten. Doch auch dieses bietet noch Stoff für Diskussionen, und es werden weitere Neuerungen entwickelt. So wird der sphärisch geformte Hauptspiegel 1721 erstmals durch einen parabolischen Hauptspiegel ersetzt, um ein fehlerfreies Bild zu erhalten. Diese Entdeckung ermöglicht schließlich größere Teleskope wie den "Leviathan" mit einem Durchmesser von 183 cm. Im 19. Jahrhundert wird schließlich das Reflexionsvermögen der Teleskope erhöht, als Jean Bernard Léon Foucault und Carl August von Steinheil den Glasspiegel mit Silberschicht entwickeln. Dieser löst bei zukünftigen Teleskopen den Hauptspiegel aus Spiegelmetall ab. Dank des Glasspiegels werden immer größere und präzisere Teleskope entwickelt.

Wozu dienen Prismen und Zenitspiegel?

Zeigt das Rohr eines Refraktors oder eines Systems wie Schmid-Cassegrains oder Maksutov-Optiken gen Himmel, so weist deren Okularauszug Richtung Boden. Wer nun die Sterne mit einem Blick durch den Okularauszug betrachten möchte, der wird schnell merken, dass hierfür einige Verrenkungen notwendig sind. Um dies zu vermeiden und eine entspannte Haltung beim Blick durch das Teleskop zu gewährleisten, werden Prismen und Zenitspiegel eingesetzt. Wenn das Prisma im Okularauszug des Refraktors sitzt, lenkt es das Licht um 90 Grad ab. Dadurch können Sie in normaler Körperhaltung die Sterne beobachten. Prinzipiell haben Prismen und Zenitspiegel dabei den gleichen Effekt.

Prismen weisen die Form eines Dreiecks auf und haben drei Flächen. Dabei wird zwischen Zenitprismen und Amici-Prismen unterschieden. Mit diesen lassen sich besonders zenitnahe Sterne gut beobachten. Sie werden im 45-Grad-Winkel platziert. So wird das einfallende Licht dann im 90-Grad-Winkel abgelenkt, damit es auf das Okular des Teleskops trifft. Hierfür nutzt das Prisma die Totalreflexion an der Diagonalen. Der Zenitspiegel funktioniert nahezu auf die gleiche Weise. So ist dieser Spiegel im Gehäuse ebenfalls in 45 Grad ausgerichtet, wobei die Spiegelfläche dazu dient, den Lichtstrahl schließlich im 90-Grad-Winkel abzulenken. Bei einem Refraktor wird ein Prisma oder ein Zenitspiegel jedoch noch aus einem weiteren Grund – neben der verrenkten Körperhaltung – benötigt. Denn sieht man ohne dieses Zubehör durch einen Refraktor, so steht das Bild auf dem Kopf. Wird ein Prisma oder ein Zenitspiegel verwendet, lässt sich das Bild richtig herum erkennen. Ausschließlich der Newton-Reflektor kommt ohne Zenitspiegel aus. Da dessen Einblick oben sitzt, sind Verrenkungen unnötig, wenn Sie den Himmel betrachten möchten. Zudem zeigt ein Newton-Reflektor das betrachtete Bild aufrecht und seitenrichtig, was ein Drehen unnötig macht. Gedrehte Bilder bei Beobachtungen können irritieren und die Orientierung am Himmel erschweren – besonders bei unerfahrenen Sternenguckern. Durch praktische Erfahrung lässt sich dies bis zu einem gewissen Grad ausgleichen.

Wie wird das Bild mit und ohne Prismen und Zenitspiegel abgebildet?

Beim Blick durch ein Teleskop wird das Bild nicht immer realistisch dargestellt. Gelegentlich steht es auf dem Kopf oder es ist seitenverkehrt abgebildet. Je nach Teleskop und verwendetem Prisma oder Zenitspiegel bestehen hier jedoch Unterschiede. So zeigen Maksutovoptiken sowie Schmidt-Cassegrains das Bild ohne Zenitprisma um 180 Grad gedreht, wohingegen es mit diesem aufrecht gezeigt wird. Dabei steht es jedoch noch seitenverkehrt. Verwendet man bei einem Refraktor ein Amici-Prisma, so spielt dessen Winkel eine bedeutende Rolle. Mit einem 45-Grad-Amici-Prisma wird das Bild aufrecht und seitenrichtig angezeigt, wohingegen es bei einem 90-Grad-Amici-Prisma zwar aufrecht, aber seitenverkehrt steht. Wenn Sie bei einem Refraktor oder einem Cassegrain-System auf dem seitenrichtigen Bild bestehen, empfiehlt sich also ein 45-Grad-Amici-Prisma.

Vor- und Nachteile von Prismen und Zenitspiegeln

Auch wenn Prismen und Zenitspiegel in ihrer Wirkung den gleichen Effekt erzielen, so bringen sie dennoch – aufgrund ihrer unterschiedlichen Beschaffenheit – verschiedene Vor- und Nachteile mit sich.

So kann ein Prisma – neben dem gedrehten Bild – zusätzlich dazu führen, dass das Bild schärfer wird. Dies geschieht unter Umständen in Zusammenhang mit der Verwendung eines Filters. Zudem können Prismen Farbfehler bei Refraktoren ausgleichen, jedoch nur dann, wenn dies bereits in der Berechnung der Optik eingerechnet ist. Nachteile von Prismen sind jedoch, dass der Lichtweg etwas länger ist und dass es bei schlechten Modellen zu Farbfehlern kommen kann. Durch die Mehrfachreflexion weist das Prisma zudem mehr Lichtverlust auf. Aufgrund der notwendig hohen Glasqualität und Genauigkeit sind Prismen zudem recht teuer. Zudem wird ein konvergierendes Strahlenbündel bzw. der Fokus nach außen versetzt. Dies beträgt ca. 1/3 des Glaswegs. Dafür wirkt der Glasblock ähnlich wie ein Verschluss, wodurch kaum Staub oder Pollen ins Teleskop gelangen können.

Zenitspiegel hingegen erzeugen keine Farbfehler, da sie den Strahl einfach ablenken. Je nach Spiegelschicht weisen diese jedoch nicht immer eine Reflexion der erwarteten 99 % auf. Zudem kann es aufgrund dielektrischer Beschichtungen zu Materialspannungen kommen, die die Oberflächenqualität beeinflussen können. Bei 1/20-Lambda-Spiegeln besteht diese Gefahr jedoch nicht. Da das Teleskop bei der Verwendung eines Zenitspiegels okularseitig offen ist, kann Staub in den Tubus eindringen. Bei der Anschaffung bietet diese Variante jedoch einen Vorteil dadurch, dass es günstiger ist.

Anschlussmöglichkeiten von Prismen und Zenitspiegeln

Bevor Sie ein Prisma oder einen Zenitspiegel kaufen, versichern Sie sich, dass es sich dabei um die richtige Größe – passend zum Ausgang Ihres Teleskops – handelt. Gängig ist dabei ein Durchmesser von 1,25 Zoll oder 2 Zoll. In diesen beiden regulären Größen werden auch Prismen und Zenitspiegel passend für die jeweiligen Öffnungen angeboten. Bei Modellen der Marken Baader, Celestron oder Vixen passen die eigenen Produkte in aller Regel ohne Probleme auf das Teleskop des gleichnamigen Herstellers. Findet sich jedoch nicht auf Anhieb die richtige Größe, so gibt es auch Adapter, dank derer sich die Geräte zusammenfügen lassen.

Das richtige Justieren von Zenitspiegeln

Bei hochwertigen Zenitspiegeln sollte man davon ausgehen, dass diese im korrekten rechten Winkel reflektieren. Dennoch kann es sein, dass diese gelegentlich nicht richtig justiert sind. Dies führt dazu, dass Licht der Bildmitte nicht wie gewünscht auf der anderen Seite mittig, sondern am Rand auftrifft. Somit kippt die optische Achse. Ob der Zenitspiegel dejustiert ist, lässt sich mithilfe eines Justierlasers herausfinden. Dieser wird in die Okularaufnahme gesteckt. Anhand des Laserpunkts auf dem durchsichtigen Schutzdeckel der Hülse kann man eine Abweichung der Achse messen. Markieren Sie den Laserpunkt mit einem Bleistift und drehen Sie den Spiegel mehrfach. Wenn Sie einen Kreis erhalten, liegt eine Abweichung der Achse vor. Deren Höhe können Sie über den Durchmesser des Kreises berechnen. Selbst justieren können Sie einen Zenitspiegel mithilfe von Unterlegmaterialien wie Pappe oder dünnem Plastikwerkstoff. Pappe birgt hierbei jedoch den Nachteil, dass sie bei Feuchtigkeit aufquillt. Der Zenitspiegel ist richtig justiert, wenn der Laserpunkt beim Drehen des Spiegels fest an einem Punkt stehen bleibt.

Einsetzen von Filtern bei der Verwendung von Prismen und Zenitspiegeln

Wird zusätzlich zum Prisma oder Zenitspiegel ein Filter verwendet, so sollte dieser möglichst weit entfernt vom Okular sitzen. Das Okular selbst sitzt hinter dem Prisma oder dem Zenitspiegel. Perfekt geeignet sind Modelle, die sich auf das Okular aufstecken oder mit einem Einschraubgewinde einschrauben lassen. Wird der Filter jedoch im Strahlengang vor einem Prisma oder einem Zenitspiegel eingesetzt, können sich Fehler am Filter stärker auswirken. Hier gehen die Meinungen allerdings auseinander, wie groß diese Auswirkungen wirklich auf das endgültige Bild sind. So spielt es bei sehr guten Filtern beispielsweise eher eine untergeordnete Rolle, ob diese vor oder hinter dem Prisma bzw. dem Zenitspiegel sitzen. Mit der Hilfe einer Filterschublade lassen sich die jeweiligen Filter – ganz ohne Drehen und Schrauben – einfach einschieben.

Was Sie bei Prismen und Zenitspiegeln beachten sollten

Prismen und Zenitspiegel gehören zu den wichtigsten Zubehör-Teilen für Teleskope. So ermöglichen diese einen entspannten und guten Blick in den Himmel, besonders auf zenitnahe Sterne. Dabei haben beide Varianten ihre speziellen Vor- und Nachteile. Ein wichtiger Aspekt dabei ist der Preis. Wägen Sie ab, welches Zubehör sich am besten für Ihr Teleskop oder Refraktor eignet oder welches Sie persönlich bevorzugen. Achten Sie jedoch genau auf die Größe, damit der Anschluss später passt und sich nichts verkantet oder verspannt. Wichtig ist die Präzision der Prismen und Zenitspiegel. So bietet sich Ihnen ein ungestörter und fantastischer Blick in die Sterne.

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