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Opak-Illuminator für das Mikroskop.
Die Diagnostik der Anisotropieeffekte doppeltbreehender. undurchsichtiger Medien zwischen gekreuzten Nicols im Auflicht ist ausserordentlich schwierig. Die Erscheinungen sind auf der Grundlage der bisher bestehenden Theorie weder recht deutbar, ja oft durch verschiedene Beobachter nicht einmal reproduzierbar (vgl. hiezu H. Sehneiderhöhn und P. Ramdohr. Lehrbuch der Erzmikroskopie, Berlin 1931, Band 2, S. 7). Wie unsere näheren Untersuchungen gezeigt haben, liegt der Grund dafür in einer Unvollkommenheit der reflektierenden Bestandteile des Opak-Illuminators. In der Regel verwendet man dafür aus Intensitätsrunden ein totalreflektierendes Prisma.
Sitzt der Polarisator im Strahlengang vor diesem Prisma, so ist der Polarisationszustand im Gesichtsfeld des Mikroskops nicht mehr homogen linear, sondern erfährt durch die Totalreflexion im Prisma des Opak-Illuminators Veränderungen zweierlei Art : Es resultieren aus der ursprünglich homogenen linearen Polarisation des Polarisators azimutale Veränderungen des Polarisationszustandes und Umwandlungen der linearen Polarisation in elliptische.
Die Fig. 1 und 2 lassen diesen Effekt (berechnet für ein totalreilektierendes Prisma vom Berechungsindex 1'6) deutlich erkennen : während bei homogen linearer Polarisation alle Polarisationsriehtungen im Gesichtsfeld des Mikroskops, dessen Bereich in der Figur allgeitig zu 60 angenommen ist, parallel zu der mit Null bezeichneten Geraden liegen sollte, treten, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, im Gesichtsfeld auf beiden Seiten azimutale Abweichungen bis über-l auf. Aber nicht das allein. Ausserdem wird die lineare Polarisation in elliptische umgewandelt und diese Elliptizität beträgt, wie aus der Fig. 2 ersichtlich, in gewissen Teilen des Gesichtsfeldes fast wobei die Elliptizität so definiert ist, dass ihre trigonometrische Tangente gleich dem Achsenverhältnis der Ellipsen gesetzt ist.
Diese Erscheinungen bewirken, dass man, abgesehen von der mit Null bezeichneten Geraden, in allen andern Teilen des Gesichtsfeldes falsche Anisotropieeffekte beobachtet. Wenn überdies der Polarisator mit seiner Sehwingungs- richtung nicht genau parallel oder senkrecht zur Symmetrieebene des Opak-Illuminators steht, verschiebt sich die Gerade, längs deren die Anisotropieeffekte allein richtig wiedergegeben werden, seitlich im Gesichtsfeld, so dass die Diagnostik ganz unkontrollierbar wird.
Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass man diese Fehler merklich mildern kann, wenn man statt eines totalreflektierenden Prismas einen Metallspiegel verwendet. Die Fig. 3 und 4 zeigen die ent- sprechenden Verhältnisse für einen unbelegten massiven Silberspiegel. Man erkennt durch Vergleich mit den Fig. 1 und 2, dass die azimutalen Veränderungen ganz erheblich kleiner geworden sind, die elliptischen Veränderungen dagegen nur wenig kleiner geworden sind. Wie unsere Untersuchungen gezeigt haben, sind es aber gerade die elliptischen Veränderungen des Polarisationszustandes, welche die Anisotropieeffekte ausserordentlich stark fälschen. Das Ersetzen eines totalreflektierenden Prismas durch
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nehr wenig oder gar nicht stören.
Dieser Effekt wird erreicht, wenn man eine metallische Reflexion nit zwei Lichtbrechungen unter grossem Einfallswinkel kombiniert. Als optisches Element, welches lieser Bedingung genügt, ergibt sich theoretisch als einfachstes eine planparallele Platte, deren Rückeite metallisch verspiegelt ist (Fig. 5). Die Brechung beim Eintritt des Lichtes in die Glasplatte, hierauf
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metalles eine sehr weitgehende Kompensation der Fehler bewirken.
Praktisch ist aber eine solche Einrichtung unbrauchbar, da die Reflexion an der Vorderfläche der Glasplatte und die wiederholten inneren Reflexionen in der Glasplatte zu störenden Reflexen im Gesichtsfeld Anlass geben, namentlich dann, wenn, wie zumeist üblich, noch eine vor dem'Prisma befindliche Irisblende im Gesichtsfeld abgebildet
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Kombination von Brechung und Reflexion, wenn man statt der Glasplatte einen Glaskeil J verwendet, dessen Keilwinkel mindestens 10 beträgt, aber höchstens so gross ist, dass die Lichtstrahlen, welche durch die Vorderfläche F in den Keil eindringen und an der metallisch verspicgelten Hinterfläche F2 reflektiert werden, wieder aus der Vorderfläche F nahezu senkrecht zur ursprünglichen Richtung austreten (Fig.
6).
In den Fig. 7 und 8 sind die verbleibenden azimutalen und elliptischen Veränderungen für einen solchen Glaskeil von l Keilwinkel und für Glas von dem Breehungsindex l'a bei Versilberung der RÜckfläche dargestellt. Man sieht, dass die elliptischen Veränderungen, auf die es im wesentlichen ankommt, ganz erheblich gemindert sind.
Statt des Glaskörpers von der beschriebenen Form kann man natürlich ebensogut einen Keil aus irgendeinem andern durchsichtigen isotropen oder anisotropen, aber dann in passender Orientierung geschnittenen Medium nehmen.
Ein noch höherer Grad der Kompensation der azimutalen elliptischen Veränderungen des Polarisationszustandes ist erreichbar, wenn man die rechtwinklige Ablenkung der Lichtstrahlen nicht durch eine Reflexion, sondern durch zwei Spiegelungen erfolgen lässt, von denen die eine eine Totalreflexion, die andere eine metallische Reflexion sein muss. Fig. 9 zeigt einen solchen Glaskörper G, der bei T Total-
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ob die Totalreflexion oder die metallische Reflexion an erster Stelle steht, und je nachdem, aus welcher Glasart das Prisma hergestellt ist und welches Metall zur Verspiegelung benutzt ist, andere. Mit einem solchen Glaskörper ist eine vollständige Beseitigung der azimutalen und elliptischen Veränderungen möglich.
Will man sieh die Arbeit bei der Berechnung eines solchen Prismas erleichtern, so wählt man die Bedingungen so, dass das Prisma nur eine Kompensation der elliptischen Veränderungen erzeugt, und beseitigt die noch restierenden azimutalen Veränderungen nachträglieh durch Lichtbrechungen unter grösserem Einfallswinkel. Fig. 10 zeigt eine solche Anordnung, bei der das Prisma G 1 nur die elliptischen Veränderungen kompensiert und zur Kompensation auch der azimutalen Veränderungen sich vor dem Prisma eine schräg geneigte Glasplatte Pl befindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Opak-Illuminator für das Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende Element
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höchstens so gross ist, dass die Lichtstrahlen, welche durch die Vorderfläche (fil) in den Keil eindringen und an der metallisch verspiegelten Hinterfläche (F2) reflektiert werden, wieder aus der Vorder- fläche nahezu senkrecht zur ursprünglichen Richtung austreten.