Herschelkeil

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Funktionsschema eines Herschelkeils

Der Herschelkeil auch Herschelprisma ist ein optisches Gerät zur astronomischen Beobachtung der Sonne. Das Funktionsprinzip stammt von dem deutsch-englischen Astronomen Wilhelm Herschel.

Die Konstruktion nutzt das Reflexionsgesetz und die Brechung des Lichtes. Durch die 45°-Stellung der ersten Glas/Luft-Fläche wird ca. 4 Prozent des Sonnenlichtes zum Okular reflektiert. Der genaue Wert für den reflektierten Anteil wird durch die Fresnelschen Formeln beschrieben und hängt vom Brechungsindex ab.

Das in das Glas eintretende restliche Licht, also ca. 96 Prozent, wird zum Einfallslot hin gebrochen. Die zweite Glas/Luft-Fläche, also die Austrittsfläche, muss in einem Mindestwinkel zur Eintrittsfläche liegen. Dieser Mindestwinkel wird dadurch bestimmt, dass der austretende Lichtstrahl senkrecht auftrifft, so dass der an der Austrittsfläche reflektierte Lichtanteil nicht in den Bereich des an der Eintrittsfläche reflektierten Strahls gelangen kann. Der Mindestwinkel des Keils ist daher vom Brechungsindex des verwendeten Glases abhängig. Bei Verwendung von BK7 mit einem Brechungsindex von 1,52 ergibt sich ein Mindestwinkel von 27,7°.

Für die visuelle Beobachtung ist das im Okular ankommende Licht noch zu stark, so dass der verbleibende Anteil mittels eines Graufilter mit einer Neutraldichte von ND 3.0 reduziert werden muss. Dieser Filter ist für die visuelle Beobachtung zwingend erforderlich. In Kombination mit einem Polarisationsfilter lässt sich die Lichtmenge stufenlos einstellen.

Für die Fotografie können Graufilter niedrigerer Dichte eingesetzt werden, um die Belichtungszeit niedrig zu halten.

Neben dem Pentaprisma, dem Objektiv-Sonnenfilter und der Sonnenprojektionsmethode bildet der Herschelkeil eine Möglichkeit zur Sonnenbeobachtung ohne Gefährdung des Augenlichtes. Ein Herschelkeil liefert in Verbindung mit einem Fernrohr detailreiche Abbildungen der Photosphäre der Sonne. Es können Sonnenflecken, Fackeln sowie die Granulation beobachtet oder fotografiert werden. Mit Spiegelteleskopen sollte der Herschelkeil nicht verwendet werden, da sich der Fangspiegel zu stark erhitzen könnte und dadurch Schaden nähme.