Quelltext der Seite Parabolspiegel

[[Datei:Erdfunkstelle Raisting 2a.jpg|mini|Eine [[Parabolantenne]] zur Satelliten-Kommunikation. Im Brennpunkt des Paraboloids befindet sich eine Sekundärantenne z.&nbsp;B. ein [[Hornstrahler]].]]
[[Datei:Working on Hubble's Main Mirror in 1990 22 lg web.jpg|mini|Der [[Hauptspiegel]] des [[Hubble-Teleskop|Hubble-Weltraumteleskops]] ]]
[[Datei:Parabel.svg|mini|Brennpunkt einer [[Parabel (Mathematik)|Parabel]]]]
[[Datei:F218 Mecklenburg-Vorpommern Radarantenne.jpg|mini|Eine [[Radarantenne]] auf einem Schiff]]
[[Datei:Telefonica Antenna.jpg|mini|Eine Parabolantenne für [[Satellitenfernsehen]]]]
[[Datei:Radio telescope The Dish.jpg|mini|Die Parabolantenne eines [[Radioteleskop]]s]]

Ein '''Parabolspiegel''' ist ein [[Hohlspiegel]] in Form eines [[Rotationsparaboloid]]s. Für optische Anwendungen besteht er aus Glas oder Keramik und wird durch präzises [[Spiegelschleifen]] in die gewünschte Form gebracht. Für Funkwellen wird das Paraboloid meist aus Metallplatten oder -gittern geformt.

Parabolspiegel haben die Eigenschaft, parallel zur Achse einfallende Strahlen exakt in ihrem [[Fokus|Brennpunkt]] zu sammeln. Sie werden als Empfänger für ferne Objekte verwendet ([[Satellitenkommunikation]] bzw. [[Radarantenne]]n, astronomische [[Radioteleskop]]e und optische [[Spiegelteleskop]]e) oder umgekehrt für Radarbündelung und weitreichende [[Scheinwerfer]]. Im Gegensatz dazu konzentriert die in einer Dimension gekrümmte [[Parabolrinne]] ebene Wellen entlang einer [[Gerade|geraden Linie]].

Parabolspiegel funktionieren weitgehend unabhängig vom Typ der Welle, vorausgesetzt, dass der Spiegel groß im Vergleich zur Wellenlänge ist und die Welle an der Oberfläche reflektiert wird. Die Spiegel eignen sich für [[elektromagnetische Welle]]n wie [[Licht]], [[Radar]]- oder [[Radiowelle]]n. Auch [[Schallwelle]]n lassen sich mit Parabolspiegeln in einem Brennpunkt konzentrieren oder von dort aus in ebener Form ausstrahlen.

== Brennpunkteigenschaft parabolischer Flächen ==

Eine [[Parabel (Mathematik)|Parabel]] ist die Menge aller Punkte, deren Abstand zu einem speziellen festen Punkt gleich dem zu einer speziellen Geraden ist. Der spezielle Punkt ist der Brennpunkt <math>F</math> der Parabel. Die spezielle Gerade ist die Leitgerade <math>l</math> der Parabel.

Die Mittelsenkrechte PG des Dreiecks PQF ist die Tangente an die Parabel im Punkt P. Sie bildet mit dem Strahl PF und dem senkrecht einfallenden Strahl den gleichen Winkel, spiegelt letzteren also in Richtung zu F, dem Brennpunkt.

Aus der Parabel wird durch Rotation um ihre [[Symmetrieachse]] das Rotationsparaboloid, die reflektierende Fläche eines Parabolspiegels.

Ein kleiner Bereich der Parabel beidseits des Scheitels A ist näherungsweise ein Kreis. Es handelt sich um den Bereich des vom Punkt F ausgehenden [[Raumwinkel]]s, der von [[Hohlspiegel#Sphärischer Hohlspiegel|sphärischen Hohlspiegeln]] (oder Kugelspiegeln) benutzt wird. Solche Spiegel sind einfacher herzustellen und deshalb preiswerter als Parabolspiegel. Sie bündeln einfallendes paralleles Licht näherungsweise auch in einem Punkt. Wenn sie als Reflektoren für eine (punktförmige) Lichtquelle zur Erzeugung eines parallelen Lichtbündels eingesetzt werden, wirkt sich ihr kleinerer Raumwinkel nachteilig aus, weil weniger Licht erfasst wird.

== Anwendungen ==

Parabolspiegel werden sowohl zum Empfang (z.&nbsp;B: Satellitenempfang, Spiegelteleskope) von Wellen aus einer bestimmten Richtung als auch zum Senden (z.&nbsp;B. Richtfunk, Radar) von Wellen in eine bestimmte Richtung eingesetzt. Häufig wird mit ein und demselben Parabolspiegel sowohl gesendet als auch empfangen.

=== Licht ===

In [[Scheinwerfer]]n werden die radialen Lichtstrahlen einer punktförmigen Lichtquelle mit Parabolspiegeln so reflektiert, dass ein Großteil der Strahlen annähernd parallel austritt.

Die Spiegel von [[Spiegelteleskop]]en sind bei einigen Typen Parabolspiegel. Sie dienen dazu, das (parallele) Licht von Sternen und anderen astronomischen Beobachtungsobjekten so weit zu konzentrieren, dass deren Intensität ausreicht, um mit dem Auge gesehen oder in Detektoren gemessen zu werden. Das bekannteste Beispiel sind die Spiegel von [[Newton-Teleskop]]en mit einem im Vergleich zur [[Brennweite]] großen Spiegel-Durchmesser, d.&nbsp;h. einem „schnellen“ Öffnungsverhältnis. Ab einem Verhältnis von ca. 8:1 sind sich ein Parabolspiegel und ein (einfacher herzustellender) [[Sphäre (Mathematik)|sphärischer]] Spiegel so ähnlich, dass aus Kostengründen bei einigen Newton-Teleskopen keine Parabolspiegel eingesetzt werden. Die heute in der Großforschung eingesetzten Spiegelteleskope sind meist [[Ritchey-Chrétien-Cassegrain-Teleskop]]e, die mit einem System von zwei [[Hyperbel (Mathematik)|hyperbolische]]n Spiegeloberflächen arbeiten.

Eine andere wichtige Anwendung zur Nutzbarmachung der [[Solarenergie|Sonnenenergie]] ist die Bündelung der [[Wärmestrahlung]] mit großen Parabolspiegeln. Dadurch lassen sich im Bereich des thermisch wirksamsten Brennpunktes hohe Temperaturen erreichen. Die damit zur Verfügung stehende Energie kann genutzt werden, um Metalle zu schmelzen (siehe [[Solarschmelzofen]]) oder Dampf zu erzeugen (siehe [[Sonnenwärmekraftwerk]]).
Auch kleintechnische Anwendungen wie der [[Solarkocher]] nutzen oft Parabolspiegel zur Bündelung der Sonnenenergie. Dieses Prinzip wurde auch schon in der Antike für die Entzündung des [[Olympischer Fackellauf|olympischen Feuers]] eingesetzt, wobei eine Fackel im Brennpunkt entzündet wurde.

=== Radar und Radiowellen ===

Radargeräte mit großer Reichweite werden mit Parabolspiegeln ausgestattet, um dem [[Antennendiagramm]] eine gute Richtwirkung zu geben.

In der [[Radioastronomie]] werden extrem große Parabolspiegel aus Metall verwendet, die den Spiegeln bei Radargeräten ähneln.

Bei [[Richtfunkstrecke]]n werden sowohl für den Sender als auch für den Empfänger Parabolspiegel in Form von [[Parabolantenne]]n eingesetzt. Auf diese Weise kann mit vergleichsweise wenig Sendeleistung eine Kommunikationsverbindung über große Strecken hergestellt werden.

Die Empfangsantennen für das [[Satellitenfernsehen]] sind ebenfalls Parabolantennen.

=== Schall ===

In [[Flüstergewölbe]]n sind die Wände annähernd parabolisch geformt. Auf diese Weise werden auch leise Geräusche am Brennpunkt über weite Strecken ohne großen Verlust übertragen.

Ein [[Mikrofon]] im Brennpunkt eines Parabolspiegels empfängt Schall aus Richtung der Spiegelachse. Störgeräusche, die aus anderen Richtungen kommen, werden nur schwach empfangen. Diese Konstruktion eignet sich z.&nbsp;B. als [[Richtmikrofon]].

== Literatur ==
* [[Sebastian von Hoerner]], [[Karl Schaifers]]: ''Meyers Handbuch über das Weltall.'' Bibliographisches Institut, Mannheim 1960 (Kapitel 2.1: ''Optische Systeme'').
* Eberhard Spindler: ''Das große Antennen-Buch. Berechnung und Selbstbau von Empfangsantennen.'' 11., überarbeitete Auflage, Franzis, München 1987, ISBN 3-7723-8761-6.
* W. Jahn: ''Die optischen Beobachtungsinstrumente.'' In: ''Handbuch für Sternfreunde.'' 3., überarbeitete und erweiterte Auflage, Springer, Berlin u. a. 1981, ISBN 3-540-10102-0, S. 9–79 ([https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-11982-2_2 online]).
* [[Albrecht Unsöld]], [[Bodo Baschek]]: ''Der neue Kosmos. Einführung in die Astronomie und Astrophysik.'' Springer, Berlin u. a. 2002, ISBN 978-3-540-42177-1 (Kapitel 5.1: ''Teleskope'').

== Weblinks ==
{{Commonscat|Parabolic mirrors|Parabolspiegel}}
{{Commonscat|Reflecting telescopes|Reflexionsteleskope}}
{{Wiktionary|Parabolspiegel}}
* [http://www.dlr.de/dlr/Energie/ Sonnenenergie-Projekte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt]

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[[Kategorie:Optischer Spiegel]]
[[Kategorie:Feuermittel]]
[[Kategorie:Elektroakustik]]
[[Kategorie:Optische Teleskoptechnik]]
[[Kategorie:Physikalisches Prinzip eines Optischen Bauteils]]
[[Kategorie:Richtfunk]]