Beim Aufbau von Teleskopen wird bauartbedingt zwischen Linsen- und Spiegelteleskopen unterschieden. Das Konstruktionsprinzip des jeweiligen Teleskops und seine Funktionsweise sind bei beiden Typen ähnlich.

Wie funktioniert ein Teleskop?

Der Benutzer betrachtet das durch das Teleskop gewonnene Bild durch ein Okular auf dem Tubus des Gerätes. An der anderen, dem Benutzer abgewandten Seite befindet sich das Objektiv. Dadurch sammelt das Teleskop das Licht und bündelt es an einem Brennpunkt, an dem ein Zwischenbild erzeugt und die Bildauflösung gegenüber dem Auge vergrößert wird. Das Okular bereitet das Zwischenbild für das Auge auf und vergrößert es wie eine Lupe. Je nach Teleskopdurchmesser – also nach Größe der Öffnung am Objektiv – kann mehr oder weniger Licht gesammelt werden. Die Größe dieser Öffnung wird in der Regel in Zoll angegeben. Die Fläche steigt dabei im Quadrat zum Durchmesser. Ein Teleskop mit einer 12 Zoll-Öffnung sammelt also viermal so viel Licht wie eines mit einer halb so großen Öffnung. Ein höheres Lichtsammelvermögen bedeutet in der Praxis mehr Details im Bild. Ein weiterer Faktor, der maßgeblichen Einfluss auf das Bild hat, ist die Brennweite. Sie wird in der Regel in Millimeter angegeben und bezeichnet den Lichtweg vom Objektiv bis zum Brennpunkt. Kurze Brennweiten ergeben ein großes Gesichtsfeld und sind so für großflächige oder ausgedehnte Objekte gut geeignet – beispielsweise Sternenhaufen oder größere Sternbilder. Im Gegensatz dazu führt eine lange Brennweite zu einem entsprechend kleineren Gesichtsfeld und eignet sich vor allem für die Beobachtung einzelner Planeten oder Monde. Brennweite und Öffnung bestimmen also die Vergrößerung und den Einsatzzweck des Teleskops.

Das Linsenteleskop

Ein Linsenteleskop – auch Refraktor genannt – ist im Prinzip nichts anderes als ein Fernglas. Das „normale“ Fernglas ist quasi eine Art „Einsteigerteleskop“. Die Lichtbündelung wird bei Linsenteleskopen über eine Objektivlinse realisiert. Das erste Instrument dieser Art wurde 1608 von dem holländischen Brillenmacher Hans Lipperhey erfunden. Es ist als „Galilei-Fernrohr“ oder auch „Holländisches Fernrohr“ bekannt geworden. Mit einer konvexen Objektivlinse und einer konkaven Zerstreuungslinse als Okular erzeugt es ein höhen- und seitenrichtiges Bild. Die Brennpunkte beider Linsen fallen auf der Okularseite zusammen. Dieser Teleskop-Aufbau findet sich heute beispielsweise bei Operngläsern oder Telekonvertern.

Wenig später erdachte im Jahr 1611 angeblich der deutsche Astronom Johannes Keppler ein astronomisches Teleskop mit abweichender Funktionsweise. Bei dem nach ihm „Keppler-Fernrohr“ genannten Instrument besteht auch das Okular aus einer konvexen Sammellinse. Die Brennpunkte fallen zwischen Objektiv und Okular zusammen. Auf diese Weise entsteht ein im Vergleich zum Galilei-Fernrohr größeres Gesichtsfeld. Neben astronomischen Teleskopen kommt diese Konstruktionsweise heute bei geodätischen Instrumenten – beispielsweise bei Theodoliten – zum Einsatz.

Das Spiegelteleskop

Für astronomische Zwecke werden neben Linsenteleskopen vor allem Spiegelteleskope verwendet – auch Reflektoren genannt. Als Objektiv kommt hier ein Hohlspiegel zum Einsatz, der nicht nur das sichtbare Licht, sondern auch das elektromagnetische Spektrum einfangen kann. Das erste Spiegelteleskop entwickelte 1616 der italienische Jesuitenpater Nicolaus Zucchinus. Mit den 1672 durch Laurent Cassegrain und wenig später durch Isaac Newton erdachten Weiterentwicklungen finden sich Teleskope, deren Aufbau als Grundprinzip heute noch verwendet wird.

Newton-Teleskope sind mit zwei Spiegeln konstruiert, Der konkave Hauptspiegel am Ende des Tubus reflektiert das Licht auf einen um 45° geneigten Fangspiegel. Auf diese Weise wird das Licht zu einem um 90° seitlich abgewinkelten Okular geleitet. Im Gegensatz dazu haben Cassegrain-Teleskope das Okular in Verlängerung des hinteren Tubusendes. Der Hauptspiegel ist durchlocht, so dass der Fangspiegel das vom Hauptspiegel reflektierte Licht wieder durch diesen zum Okular leiten kann. Damit lassen sich lange Brennweiten in relativ kurzen Teleskopröhren unterbringen.

Spiegelteleskope heute

Es gibt verschiedenste Weiterentwicklungen des Spiegelteleskop-Prinzips, die aber im Wesentlichen auf der Funktionsweise der Teleskope von Cassegrain und Newton beruhen. Der Hauptspiegel großer Weltraumteleskope kann durchaus einen Durchmesser von bis zu zehn Metern erreichen. Er ist dann oft segmentiert und mit Stützelementen in Form von Waben versehen, da sich die Spiegel sonst durch ihr Eigengewicht verformen würden und keine scharfe Bildwiedergabe möglich wäre. Anstelle eines Tubus haben große Teleskope einen Aufbau mit einer Gitterkonstruktion als Teleskopröhre.

In der modernen Astronomie sitzt hinter dem Okular heute natürlich nicht mehr das menschliche Auge, sondern eine Vielzahl an Sensoren, die die Daten weiterverarbeiten.