Lichtsammelvermögen und Grenzgröße
Ein Fernrohr sammelt wesentlich mehr Licht als das Auge. Dies macht sich als Helligkeitsgewinn bemerkbar. Bei astronomisch eingesetzten Fernrohren muss dabei besonders zwischen punktförmigen Lichtquellen und Objekten mit einer flächenhaften Ausdehnung unterschieden werden. Das Lichtsammelvermögen gibt die Menge des gesammelten Lichts im Vergleich zum bloßen Auge an. Es ist die Maßzahl dafür, wie viel Licht das Fernrohr bündeln kann und welche schwachen Sterne damit noch sichtbar sind.
Je nach Helligkeit verändert sich die Eintrittspupille des Auges, die Augenpupille. Bei starker Helligkeit geht sie bis auf 2 mm zu, bei Dunkelheit öffnet sie sich bis zu maximal 8 mm. Die Fähigkeit des Auges die Pupille bei Dunkelheit zu öffnen nimmt mit dem Alter ab. Als Faustformel gilt ab dem 40 Lebensjahr (7 mm) pro Jahrzehnt ein Verlust von ca. 1 mm. Im hohen Alter öffnet sich die Pupille nur bis etwa 3 mm. Das Lichtsammelvermögen bestimmt sich aus dem Verhältnis der Teleskopöffnung zur Augenpupille.
Aus dem Lichtsammelvermögen des Teleskops kann man die im Teleskop sichtbare Grenzgröße oder Grenzhelligkeit bestimmen. Die Grenzgröße gibt die minimale Helligkeit der gerade noch im Instrument sichtbaren Objekte an.
Die Helligkeit der Sterne wird in Größenklassen angegeben. Das m bedeutet magnitudo (lat.) = Größe.
Sehr stark vereinfacht gesagt, werden die hellsten Sterne als Sterne 1. Größe und die gerade noch mit bloßem Auge unter dunklem Himmel Sichtbaren als Sterne 6. Größe bezeichnet. Ein Stern 1. Größe ist dabei gut 100 mal heller als ein Stern 6. Größe.
Die mit bloßem Auge sichtbaren Sterne und deren Helligkeit, bzw. deren Grenzgröße ist besonders abhängig von der Lichtverschmutzung am Beobachtungsort. Sie wird aber auch Die unter dunklem Himmel mit bloßem Auge gerade noch sichtbaren Sterne haben bei uns in der Regel eine Helligkeit von bis zu 6,5. Größe, 6,5m. Unter besonders guten Verhältnissen, bei großer Höhe, geringer Licht- und Luftverschmutzung und geringer Luftfeuchtigkeit kann dies bis zu 7,5 Größe betragen.
Die unten stehende Tabelle gibt ein Abschätzung der Grenzgröße in Abhängigkeit zu den Bedingungen eines Beobachtungsortes
| Bedingungen | Grenzgröße | Anzahl sichtbarer Sterne |
| Großstadt | 2 m | 100 |
| Kleinstadt | 4,5 m | 900 |
| ländliche Gemeinde | 5,5 m | 3000 |
| guter Landhimmel | 6 m | 5000 |
| Alpen | 6,5 m | 8100 |
| chilenisches Hochland | 7,5 m | 25000 |
Grenzgröße mit bloßem Auge unter verschiedenen Bedingungen
Die im Teleskop sichtbare Grenzhelligkeit bestimmt sich aus dem Objektivdurchmesser und der mit bloßem Auge sichtbaren Grezgröße über folgende Beziehung:
Aus der oben gegebenen Formel kann man für verschiedene Teleskopöffnungen die möglichen Grenzgrößen berechnen. Die folgende Tabelle gibt für einige Beispiele die Grenzgrößen an.
| Öffnung | Lichtsammelvermögen | Grenzgröße bei 4,5m | Grenzgröße bei 6,5m |
| 50mm | 51x Auge | 9 m | 11 m |
| 60mm | 73x Auge | 9,5 m | 11,5 m |
| 70mm | 100x Auge | 10 m | 12 m |
| 100mm | 204x Auge | 11,5 m | 13,5 m |
| 200mm | 816x Auge | 13 m | 15 m |
| 300mm | 1837x Auge | 15 m | 17 m |
Grenzgröße im Teleskop unter verschiedenen Bedingungen