Grundlagen der elementanalytischen Sternspektroskopie - FG ...

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6. Elementanalytische Sternspektroskopie - praktische Anwendung
6.1 Aufbau der Messapparatur
Ziel meiner Facharbeit war es, neben dem Verstehen der theoretischen Grundlagen auch
selbst Sternspektren aufzunehmen und an ihnen die theoretischen Ergebnisse nachzuprüfen.
Zur Aufnahme der Spektren stand mir aufgrund meiner Tätigkeit als Amateurastronom das
nötige Equipment zur Verfügung, bis auf ein Beugungsgitter, das zur Erzeugung der Spektren
notwendig war. Die Funktion des Beugungsgitters ist leicht erklärt. Ebenso wie beim
Doppelspaltexperiment wird Licht an Gitterfurchen gebeugt. Je mehr Furchen/Spalte ein
Gitter hat, desto schärfer werden die Maxima der Wahrscheinlichkeitsverteilung und desto
kleiner werden die Nebenmaxima. Das bedeutet, je mehr Furchen das Gitter hat, desto höher
ist das Auflösungsvermögen. Da jede Wellenlänge von dem Gitter unter einem anderen
Winkel gebeugt wird, spaltet sich das Licht in ein Spektrum auf. Der Vorteil zu einem Prisma
ist wohl die gleichmäßige Skalierung der Wellenlängen, im Gegensatz zum Prisma. Das
verschafft Vorteile bei der Kalibrierung der Spektren. Wenn man zwei Spektrallinien im
Spektrum kennt, kann man sozusagen eichen und alle weiteren Spektrallinien stimmen
automatisch. Beim Prisma ist das nicht der Fall, der Beugungswinkel hängt nicht linear von
der Wellenlänge ab. Der Nachteil zum Prisma ist allerdings, dass das Licht beim Gitter in
verschiedene Ordnungen gebeugt wird und so Licht verloren geht, was mit einer höheren
Belichtungszeit bei der Aufnahme von Spektren kompensiert werden muss. In der 0. Ordnung
wird das Licht nicht diffraktiert, dieses ist einfach verloren. Das benutzte Beugungsgitter
(Transmissionsgitter), welches zum Inventar der Schulsternwarte gehört, ist von der Firma
Baader Planetarium und besitzt 207 Furchen/mm. Dies ergibt ein theoretisches Auflösungs-
vermögen von 0,1nm. Das Beugungsgitter lässt sich leicht über ein Filtergewinde in Okulare,
oder Aufnahmeoptiken einsetzen und wird somit in den konvergenten Strahlengang des
Teleskops eingebracht. Daraus ergibt sich ein weiteres Problem: Beugungsgitter funktionieren
nur dann optimal, wenn parallele Strahlen auftreffen. Andernfalls kommt es zu einer
Verschmierung der Spektrallinien, da in jeder Ordnung jeder Lichtstrahl, der auf das
Beugungsgitter schräg auftrifft, zu einer Phasenverschiebung der Beugungsmaxima jeder
Wellenlänge beiträgt. Das reduziert in unserem Fall das Auflösungsvermögen um den nicht
unerheblichen Fakor 3,5. Für Spektralklassifizierung ist dies aber auf jeden Fall ausreichend.
Ein weiterer Nachteil ist, dass aufgrund der spaltlosen Anordung Seeingeffekte 1 zum Tragen
kommen.
1 Als Seeing bezeichnet man die allgemeine Luftunruhe durch Strömungen warmer und kalter Luftschichten.