Austrittspupille

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Als Austrittspupille bezeichnet man das bildseitige Bild der Aperturblende eines optischen Systems. Sie ist der Eintrittspupille konjugiert.

Bei optischen Instrumenten zur direkten visuellen Beobachtung - z.B. Teleskopen und Ferngläsern - wird als Austrittspupille auch der Durchmesser des Strahlenbündels bezeichnet, der das Okular verlässt.

[Bearbeiten] Objektive

Der Abstand der Austrittspupille zur Bildebene bestimmt den Winkel θ, in dem die Hauptstrahlen auf der Bildebene auftreffen:
$\theta = 90^o - \arctan \left(\frac {Abstand_\text{Bildpunkt zu Bildzentrum}}{Abstand_\text{Austrittspupille zu Bildebene}} \right)$

Bei bildseitig und beidseitig telezentrischen Objektiven liegt die Austrittspupille im Unendlichen, somit wird in der gesamten Bildebene $θ = 90 o$ d.h. die Hauptstrahlen treffen überall senkrecht auf die Bildebene.

Umgekehrt liegt bei objektseitig telezentrischen Objektiven die Austrittspupille in der Brennebene und damit sehr nahe der Bildebene. Die Hauptstrahlen treffen daher mit zunehmendem Abstand vom Bildzentrum rasch sehr flach auf die Bildebene. Würde sich die Bildebene ebenfalls in der Brennebene befinden, würde $θ = 0 o$ d.h. die Hauptstrahlen würden parallel zur Bildeben verlaufen und daher nie auf diese treffen. Daher lassen sich mit objektseitig telezentrischen Systemen nur im Nahbereich scharfe Abbildungen erzielen.

[Bearbeiten] Instrumente für visuelle Beobachtungen

Wie erwähnt gilt wird bei Teleskopen und Ferngläsern auch der Durchmesser des Strahlebündels der am Okular austritt, als Austrittspupille bezeichnet. Generell gilt: wird die Vergrößerung eines Instrumentes erhöht, verkleinert sich die Austrittspupille am Okular. Die Größe der Austrittspupille kann leicht grob ermittelt werden, wenn man im Abstand von etwa 30 cm auf das Okular des Instrumentes blickt. Die Austrittspupille erscheint als helles Lichtscheibchen im Okular.

Bei der Austrittspupille eines Instrumentes ist zu beachten, dass sich die Pupille eines jungen, gesunden Auges maximal auf etwa 7 mm erweitert, und andererseits auf der Netzhaut Austrittspupillen kleiner 1 mm kaum noch einen Wahrnehmungsgewinn bringen. 0,5 mm stellen hier die absolute Grenze dar, die jedoch nur bei gutem Auge und sehr gutem Instrument noch nutzbar sind.

Die Austrittspupille begrenzt somit zum Auge hin sowohl die minimale als auch die maximal nutzbare Vergrößerung eines optischen Instrumentes.

Die Austrittspupille eines gegebenen Okulars wird bei Teleskopen und Ferngläsern vom Öffnungsverhältnis (Brennweite/Objektivöffnung) des Instrumentes bestimmt.

Der Durchmesser der Austrittspupille AP (in mm) ist der Quotient aus der Objektivöffnung D (in mm) und der Vergrößerung V eines Instruments:
$AP=\frac{D}{V}$
Die geometrische Lichtstärke L_G eines optischen Instruments wird als Quadrat des Durchmessers der Austrittspupille (AP²) festgelegt. Beispiel: Ein Fernglas 8x40 (achtfache Vergrößerung und 40mm Objektivdurchmesser) hat eine geometrische Lichtstärke von 25, entsprechend:
$L_G=\left(\frac{40}{8}\right)^2$