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Einrichtung zur Polarisation von Licht.
Bei der Polarisation von Licht durch doppelt brechende Kristalle hat man die Kristalle bisher stets in Form von Prismen benutzt. Das ergibt einen grossen Materialverbrauch, wenn man grosse Bündel quersehnitte benötigt, und ausserdem einen grossen Lichtverlust bei stark geneigten Kittflächen der Kristalle.
Gemäss vorliegender Erfindung wird diese Schwierigkeit daduich erheblich vermindert, dass man die Polarisation nicht durch Prismen, sondern durch Linsen vornimmt. Es genügen dann dünne Scheiben von doppelt brechenden Kristallen für Zwecke, für welche sonst Prismen von grosser Länge erforderlich sind. Die Trennung der beiden Komponenten des Lichtes lässt sich zwar auf diesem Wege nicht in allen Fällen vollkommen durchführen, doch immerhin im Regelfalle so weit, dass der zur Benutzung gelangenden Komponente nur geringe, praktisch unschädliche Mengen der andern Lichtkomponente beigemischt bleiben.
Für die Herstellung der polarisierenden Linsen sind die Kristalle vorzugsweise so zu schneiden, dass die Kristallachse senkrecht zur Linsenachse steht. Die beiden Bilder haben dann für in der Linsenachse liegende Objekte den grössten Abstand voneinander.
Zur Erzielung der gewünschten besonderen optischen Wirkung, können die Kristallinsen nach Wunsch und Bedarf mit Glaslinsen kombiniert werden, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, sowohl die Lage der Bilder zu beeinflussen, als auch den Korrektionszustand der Abbilder zu verbessern ; diese können danach am bequemsten durch kreisförmige bzw. kreisringförmige Blenden voneinander getrennt werden.
Polarisierend wirkende Linsen der erwähnten Arten können überall Anwendung finden, wo man mit polarisiertem Licht zu arbeiten wünscht, so im besonderen für Polarisationsapparate zur Bestimmung der Rotationspolarisation, als Kondensoren zur Erzeugung von polarisiertem Licht in Verbindung mit Projektionsapparaten und als bilderzeugende Systeme, z. B. als Objektive in photographischen Kameras und als Objektive oder Okulare im Beobachtungsfernrohr. Als doppelt brechender Kristall kommt im besonderen Kalkspat in Betracht.
Die Wirkung einer Kristalline gemäss der Erfindung ist auf der beigefügten Zeichnung wesentlich schematisch veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 und 2 den Strahlengang der beiden durch eine Kristalline gemäss der Erfindung senkrecht zueinander polarisierten Büschel nach dem Durchgang durch die Kristalline 1, sowie die Vernichtung des einen Büschels durch eine passend angebrachte Blende.
Gemäss Fig. 1 erfolgt die Abblendung durch eine Lochblende 2. In Fig. 2 dagegen durch eine Scheibenblende 3. In Fig. 2 ist hinter der Blende ein plattenförmiges Objekt 4 dargestellt, welches z. B. als Dünnschliff zu denken ist, welcher durch polarisiertes Licht beleuchtet werden soll. Fig. 3 veranschaulicht die Wirkung einer Glaslinse auf die durch die Kristalline 1 hindurchgegangenen Büschel. Die Figur zeigt, dass das eine Büschel divergent gemacht wird, so dass praktisch in das Prokjetionssystem 6 nur Licht des zweiten Büschels gelangt. Durch die Wirkung der Glaslinse 5 ist also die Abblendung des unerwünschten Bündels durch eine besondere Blende entbehrlich gemacht.
Die Lichtquelle ? wird im Projektionssystem 6 abgebildet und das durch das polarisierte Licht des einen Büschels belichtete Objekt 8 in üblicher Weise durch das System 6 projiziert.
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Wenn es sich nur um die Abblendung einer einigermassen punktförmigen Lichtquelle in einem Projektionssystsem handelt, wie im Falle der Fig. 3 angenommen ist, dann braucht die Glaslinse 5 nicht gemeinsam mit der Linse 1 als Abbildesystem berechnet werden. Es bietet aber keine Schwierigkeit, der Kristallinse eine oder mehrere Glaslinsen zuzuordnen und diese zusammen mit der Kristallinse (oder den Kristallinsen) als korrigiertes Abbildesystem zu berechnen. Das ist z. B. erforderlich, wenn es sich um Objektive für photographische Kameras oder um Okulare für Beobachtungsinstrumente handelt.
Man kann durch Kombination einer Kristallinse gemäss der Erfindung mit einer oder mehreren Glaslinsen im besonderen auch brennweitenlose (afokale) Vorsatzsysteme für bilderzeugende optische Systeme schaffen.
Die-Fig. 4und 5 veranschaulichen die Anwendung der neuen Polarisationslinse für zwei besondere Fälle, und zwar Fig. 4 die Anwendung auf der Analysatorseite eines Polarisationsapparates zur Bestimmung
EMI2.1
In Fig. 4 bezeichnen 9a, 9b Teile eines bilderzeugenden Systems, von welchem der Teil 9a aus einer
Kalkspatlinse und der Teil 96 aus einer Glaslinse besteht. Diese Verbundlinse bildet den Ersatz des sonst üblichen Prismenkörpers aus doppelt brechendem Kristall. Das von der Polarisatorblende kommende Lichtbündel durchsetzt die Verbundlinse 9a, 9b, in welcher in der gleichen Weise wie sonst durch das Polarisationsprisma eine Zerlegung in zwei senkrecht zueinander polarisierte Bündel stattfindet. Diese
Bündel bewegen sich jetzt aber, -abweichend von der Üblichen Anordnung mit dem Polarisatorprisma, beide in der Richtung des Analysatortubus vorwärts.
Die Verbundlinse oder das Objektiv 9a, 9b entwirft für das ordentliche Bündel ein Bild der Polarisatorblende in der Ebene der Blende 12, während die ausserordentlichen Strahlen viel weniger konvergent-werden, so dass ein Teil derselben bereits von der Blende 12 zurückgehalten wird, während ein weiterer Teil-dieser Strahlen die Öffnung der Blende zusammen mit dem ordentlichen Bündel durchsetzt. Diese Strahlen werden durch das Okular 10. auf der Glasplatte 13 zu einem kleinen Bilde vereinigt. Um die dieses kleine Bild erzeugenden, zum ausserordentlichen Bündel gehörigen Strahlen zurückzuhalten, ist auf der Platte 13 eine kleine Blende 14 vorgesehen.
Diese Blende fängt aber nicht nur die zum ausserordentlichen Bündel gehörenden Strahlen auf, sondern sie blendet auch aus dem ordentlichen Bündel eine gewisse Lichtmenge aus und es kommt daher darauf an, die Blende 14 möglichst klein zu halten. Aus diesem Grunde ist am Ort der Blende 12 noch eine Korrektionslinse, bestehend aus den beidenLinsen 11a, 11b angeordnet, welche dazu bestimmt ist, die Abbildungsfehler des ausserordentlichen Strahlenbündels möglichst zu beseitigen.
Nachstehend sind die Daten für die Optik eines Linsenanalysators, gemäss Fig. 4, angegeben unter Fortlassung der Konstanten des Okulars 10, welches die übliche Konstruktion besitzen kann.
Die Krümmungsradien für die einzelnen Flächen des Objektives 9a, 9b und der Korrektionslinse lla, 11b sind in der Reihenfolge von links nach rechts beziffert und mit r bezeichnet ; d bezeichnet die den einzelnen Linsen zukommende Dicke.
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<tb>
<tb>
Linse <SEP> : <SEP> Krümmungsradius <SEP> :
<tb> 9a <SEP> r1= <SEP> 46.9mm <SEP> Dicke <SEP> : <SEP> Material <SEP> :
<tb> 12 <SEP> 16.7mm <SEP> d1 <SEP> 2.0 <SEP> mm <SEP> Kalkspat
<tb> zu <SEP> = <SEP> 16-3 <SEP> m-=0-012 <SEP> mm <SEP> Luft
<tb> r4= <SEP> 236-7 <SEP> mm <SEP> d3=1-0 <SEP> mm <SEP> Etint <SEP> 613/369
<tb> Brennweite <SEP> 75 <SEP> mm
<tb> Linsendurchmesser <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> mm
<tb> lla <SEP> -==== <SEP> 80 <SEP> mm
<tb> == <SEP> 12, <SEP> 8mm <SEP> d4=1.5mm <SEP> Flint <SEP> 613/369
<tb> llb <SEP> -r7= <SEP> -12, <SEP> 8mm
<tb> r8=-26 <SEP> mm <SEP> d5=1.0.mm <SEP> Crown <SEP> 516/640
<tb> Brennweite <SEP> - <SEP> 230 <SEP> mm
<tb> Linsendurchmesser <SEP> 7. <SEP> 0mm,
<tb> Abstand, <SEP> der <SEP> Korrektionslinse <SEP> là, <SEP> fla <SEP> vom <SEP> Objektiv <SEP> 9a, <SEP> 9b <SEP> = <SEP> 67,8 <SEP> mm.
<tb>
Die Glasbezeichnungen entsprechen den Bezeichnungen nach dem Katalog der Sendlinger Optischen Glaswerke in Berlin-Zehlendorf.
Ein wie vorstehend ausgebildeter Analysator eines Polarisationsapparates ergibt bei Anwendung hinter einer 220 mm langen mit einer Lösung der drehenden Substanz gefüllten Röhre auf der Platte 13 ein Bild der Polarisatorblende, dessen Durchmesser nur 0. 2 mm beträgt, während die Austrittspupille des ordentlichen Bündels einen Durchmesser von etwa 2 mm besitzt. Der durch die Einschaltung der Blende-M zum Abfangen der Strahlen des ausserordentlichen Bündels verursachte Lichtverlust ist daher sehr klein und beläuft sich auf nur etwa 1%, während bei den gegenwärtig auf dem Markt befindlichen Instrumenten mit Prismenanalysator der Prismenkörper einen Verlust von etwa 50-60% des Lichtes des ordentlichen Bündels verursacht.
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In der Darstellung der Fig. 5 bezeichnen die Zahlen 15a, 15b die beiden Elemente eines photo. graphischen Doppelobjektivs von kleinerem Durchmesser und beliebiger Konstruktion. 16 ist die übliche Mittelblende. Die Zahlen 17a, 17b bezeichnen zwei miteinander verkittete Kristallinen, von denen die Linse 17a senkrecht zur Achse des Kristalles geschnitten ist, während die Achse der Negativlinse 17b senkrecht zur Achse des Kristalles steht. Die Richtung der Kristallachsen ist für beide Linsen durch eingezeichnete Pfeile angedeutet. Der Verbundlinsenkörper 17a, 17b stellt eine planparallele Platte dar, welche für das ordentliche Bündel afokal ist. Die Kontaktfläche der beiden Linsen besitzt einen Krümmungsradius von 17 mm.
Wenn diese planparallele Platte in einem Abstande von 60 mm von dem Vorderglied 15a des Objektivs angeordnet ist, dann entsteht das Bild eines zu photographierenden fernen Gegenstandes, welches von dem ausserordentlichen Bündel erzeugt wird, auf der äusseren Fläche des Objektivgliedes 15b und kann hier durch eine geeignete Blende abgefangen werden, wie eine solche bei 18 angedeutet ist. Die Einschaltung einer derartigen planparallelen Kristallplatte, wie sie von den Kalkspatlinsen 17a, 17b gebildet wird, in den Strahlengang eines Objekts, auf welchem Glanzlichter liegen, hat zur Folge, dass die störenden Glanzlichter in ihrer Wirkung bei der photographischen Aufnahme ausgeschaltet werden. Eine afokale Platte, wie die aus Linsen 17a, 17b bestehende, kann unmittelbar als Polariskop benutzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Polarisation des Lichtes, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linse aus doppelt brechendem Kristall als Polarisator oder Analysator Verwendung findet.