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Drehbarer Kompensator mit einer planparallelen Platte aus doppelbrechendem Stoffe.
Zur Messung des Gangunlerschiedes von doppelbrechenden Stoffen wendet man vielfach drehbare Kompensatoren an. die im parallelstrahligen, polarisierten Lichte zwischen gekreuzten Nicolprismen angeordnet und mit einer planparallelen Platte aus einem optisch einachsigen Kristalle ausgestattet sind. Ein solcher Kompensator ist wirkungslos, wenn ihn das Licht in Richtung der optischen Kristallachse durchsetzt. während seine Gangunterschiede bei gegen- über der genannten Lage wachsender Neigung der Platte um eine Achse zunehmen. die parallel zur Plattenebene liegt und den von den beiden Hauptschnitten der Nicolprismen gebildeten
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nach den Gesetzen der Lichtfortpflanzung in optisch einachsigen Kristallen ebenfalls wachsen. In dem Kompensator nach W. W.
Nikitin dient eine etwa 0'07/111/1 dicke, untcr 3 0 geneigt zur optischen Achse aus dem Kristall geschnittene Quarzplatte. in demjenigen nach M. Berek eine 0#1 mm dicke, rechtwinlig zur optischen Achse geschnittene Kalkspatplatte als kompen- sierendes Mittel.
Genaue Messungen von Gangunterschieden lassen sieh jedoch auch mit einem drehbaren Kompensator ausführen, der gegenüber den bekannten Kompensatoren gewisse Vorteile bat und dessen kompensierendes Mittel eine Platte ist. die nach der Erfindung aus mehreren, planparallelen Einzelplatten bestellt, von denen jede parallel zur optischen Achse aus einem doppelbrechenden Kristall geschnitten ist und die in Sl1btraktionsstellung zueinander angeordnet sind.
Unter Subtraktionsstellung zweier Platten versteht man bekanntlich diejenige. Anordnung dieser Platten zueinander, hei welcher der resultierende Gangunterschied die Differenz der durch die beiden Einzelplatten erzeugten Gangunterschiede ist. Sinngemäss ist unter Subtraktionstellung von drei und mehr Platten eine Anordnung zu verstehen, bei welcher der resultierende Gangunterschied die Differenz des resultierenden Gang-Unterschiedes der beiden zuerst vom Lichte durchsetzten Platten und dem Gangunterschiede der dritten Platte ist usw.
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können, muss der Kompensator in einer Stellung den Gangunterschied (l Null ergeben. Die Platte eines solchen Kompensators lässt sich am einfachsten aus zwei Einzelplatten herstellen.
die
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hat. Solcher Quarz ist für den Wellenlängenbereich von etwa 0-000185 bis etwa 0#007000 mm durchlässig, und eine daraus hergestellte Kompensatorplatte lässt sich demnach in einem sehr ausgedehnten Wellenbereich verwenden.
Die Grösse des gesuchten Gangunterschiedes eines Stoffes ist bekanntlich abhängig vom Drehwinkel des Kompensators. Da bei dem neuen Kompensator Einzelplatten von verhältnismässig grosser Dicke benutzt werden können, die sich leicht genau herstellen lassen, kann man unschwer eine grössere Anzahl Kompensatoren mit recht genau gleich grossen Gangunterschieds- werten bei gleichen Drehwinkeln erzeugen, denen man, um dem Benutzer Rechnungen zu
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ersparen, eine Eichtafel beigeben kann, auf welcher für die wichtigsten Linien des Spektrums die zueinander gehörigen Werte der Drehwinkel und der Gangunterschiede verzeichnet sind.
Enthält diese Tafel beispielsweise die Werte für die bei optischen Messungen häufig benutzten Wellenlängen der C-, D-und F-Linie, dann ist der neue drehbare Kompensator ein bequemes Hilfsmittel zur Bestimmung der relativen Dispersion N der Doppelbrechung von Stossen. Die relative Dispersion N der Doppelbrechung einer planparallelen Platte ist nämlich gleich dem Quotienten aus der Doppelbrechung AD für die D-Linie (Mitte der Doppellinie) und der Differenz der Doppelbrechungen AF und Ac für die F-Linie und die C-Linie des Spektrums, also :
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und der Doppelbrechung Aj), A bzw.
A ffir die entsprechende Wellenlänge ist.
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Es ist also nur nötig, für Licht der betreffenden Spektralbereiche die Drehwinkel des Lumpen- sators zu bestimmen, um die gesuchte relative Dispersion N der Doppelbrechung aus den ans der Tafel entnommenen Gangunterschiedswerten zu berechnen.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein in einem Mikroskope zwischen Nicolprismen zu benutzender drehbarer Kompensator als Ausführungsheispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 2 zeigt den optisch wirksamen Teil dieses Kompensators in einem schematischen Querschnitt in vergrössertem. Massstabe.
Der Kompensator (Fig. 1) hat eine Schieberplatte a. die eine Bohrung b liat. In der Bohrung b ist die Fassung c einer Kompensatorplatte e aus Quarz drehbar gelagert. Die
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Durchtritt gestört. Der Gangunterschied der Platte k überwiegt um so mehr. je schräger das Licht die Platte e trifft. Im ganzen findet eine Zunahme des Gangunterschiedes statt, und man beobachtet dementsprechend bei Anwendung von weissem Lichte die ansteigenden Ordnungen der Interferenzfarben doppelbrechender Kristalle.
Der bei den Drehungen der Platte e vom Zeiger g auf der Teilungsplatte fangezeigte Winkel i ist massgebend für die Grösse des zu messenden Ganguntersehiedes AF, der wegen der vorausgesetzten Anordnung der Platten t. und 1 in Subtraktionsstellung gleich der Differenz der Gangunterschiede in diesen beiden Einzelplatten bei entsprechender Neigung der Platte e gegen die Mikroskopachse p. also bei unter dem Winkel i einfallenden Lichte ist. In Fig. 2 ist nur der Verlauf des ordentlichen Strahles beim Einfallswinkel i angegeben, während die ausserordentlichen Strahlen in beiden Einzelplatten k und l einen Richtungsunterschied gegeneinander aufweisen würden.
Für die Grösse dieses Richtungsunterschiedes sind die Brechungszahlen der Wellennormalen massgebend, deren Verlauf für die verschiedenen Einfallswinkel angegeben ist. s ist die Brechungszahl der ausserordentlichen, w die der ordentlichen Wellennormale für Licht von der Wellenlänge À. Neben einer experimentellen Bestimmung der Werte für den Gangunterschied AF des Kompensators ist eine rechnerische Bestimmung nach folgender Gleichung gegeben :
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woraus sich durch Auflösung nach sin i ergibt :
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Die Gleichung 4 ist dazu geeignet, diejenigen Neigungswinkel t der Platte e zu bestimmen, bei welchen der Gangunterschied AF ein ganzes Vielfaches der benutzten Wellenlänge ist.
In der folgenden Tabelle sind die Werte des Winkels i für eine Dicke der Einzelplatten d = 1 mm bei Verwendung von Natriumlicht (# = 0#0005893 mm) angegeben. Gleichzeitig
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<tb>
<tb>
## <SEP> i <SEP> #i
<tb> 1 <SEP> 22 <SEP> 46' <SEP> 14''
<tb> 9 <SEP> 49' <SEP> 8''
<tb> 2 <SEP> 32 <SEP> 35' <SEP> 22''
<tb> 7 <SEP> 53' <SEP> 18''
<tb> 3 <SEP> 40 <SEP> 28' <SEP> 40''
<tb> 7 <SEP> 3' <SEP> 17''
<tb> 4 <SEP> 47 <SEP> 31' <SEP> 57''
<tb> 6 <SEP> 43' <SEP> 39''
<tb> 5 <SEP> 54 <SEP> 15' <SEP> 36''
<tb> 6 <SEP> 48' <SEP> 6''
<tb> 6 <SEP> 61 <SEP> 3' <SEP> 42''
<tb> 7 <SEP> 26' <SEP> 43''
<tb> 7 <SEP> 68 <SEP> 30' <SEP> 25''
<tb>
Die Winkeldifferenzen # i zeigen mit wachsendem Gangunterschiede ## zuersl ein Abnehmen und nehmen nach Erreichung eines kleinsten Wertes dann wieder zu.
Die entsprechenden Winkeldifferenzen bei senkrecht zur optischen Aellse aus dem Kristall geschnittenen Kompensatorplatten. wie sie beispielsweise der bekannte Kompensator nach Nikitin hat. zeigen im Gegensatz hiezu ein bestandiges Abnehmen. Wahrend also die Messgenauigkeit mit diesem
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nur etwa bis zur 4. Ordnung ah und steigt mit den höheren Ordnungen wieder an. wodurch sich der neue Kompensator vorteilhaft von den bekannten Kompensatoren nnterscheidet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Drehbarer Kompensator mit einer planparallelen Platte aus doppelbreehendem Stoffe. dadurch gekennzeichnet, dass die Platte aus mehreren planparallelen Einzelplatten bestellt, von
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und die in Subtraktionsstellung zueinander angeordnet sind.