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Polarisationsinterferometer
Verschiedene Autoren haben bei der Konstruktion von Interferometern schon Polarisationserscheinun- gen in die Wirkungsweise ihrer Instrumente einbezogen. Beispielsweise sind hiezu das Interferometer von Jamin (1868H das Interferometer von Lebedeff (1930) und das von Francon (1951) zu nennen.
In allen diesen Apparaten besteht das Element, das die Zerlegung des Strahlenbündels bewirkt, im wesentlichen aus einer oder mehreren ebenen Platten, die aus einem doppelbrechenden Kristall (Kalkspat oder Quarz) nach einer Ebene geschnitten sind, nach der für den gegebenen Kristall maximale Aufspaltung eintritt. Für diese Zwecke brauchbare Kristallplatten sind teuer und nicht immer zu haben.
Zur Aufspaltung des Lichtes in die beiden Teilbündel wurden auch schon keilförmige Prismen aus doppelbrechenden Kristallen vorgeschlagen, die aus dem Kristall derart herausgeschnitten und im Strahlengang derart angeordnet sind, dass die Aufspaltung wenigstens vorwiegend an der zur optischen Achse nicht senkrecht stehenden Austrittsfläche stattfindet, wie es in Fig. l dargestellt ist. Nachdem diese Teilbündel durch einen Kondensor C parallelgerichtet worden sind, durchsetzen sie das Objekt X und werden vom Objektiv 0 auf ein dem ersten Prisma CL, CL gleichartiges doppelbrechendes Prisma Ql. Q, gelenkt, das in der hinteren Brennebene des Objektives 0 liegt und die beiden Teilbündel wieder vereinigt (brit.
Patentschrift Nr. 639, 014, Fig. 2).
Das erfindungsgemässe Interferometer benützt zur Aufspaltung ebenfalls ein keilförmig gestaltetes doppelbrechendes Medium, bei dem die Aufspaltung der beiden Teilbündel wenigstens vorwiegend beim Austritt aus diesem keilförmigen Prisma stattfindet. Zum Unterschied von diesen bekannten Geräten ist dieses Prisma samt einem zugehörigen Polarisator aber hinter dem zu untersuchenden Objekt angeordnet. Hiedurch wird u. a. ein Einbau der interferometrischen Messeinrichtung in Mikroskope üblicher Bauweise mit nur geringfügigen Änderungen dieser Geräte möglich.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung befindet sich der interferometrisch wirkende Teil zur Gänze hinter dem Objektiv. Das Objekt X wird mit Hilfe eines Kollimators mit kohärente Licht beleuchtet. Am Ort des Objektives ist das Strahlenbündel parallel gerichtet, so dass das Objekt von einer ebenen Welle E getroffen wird. Die interferometrische Anordnung besteht aus einem Polarisator Pu'dessein Schwingungsebene unter 450 zur Zeichenebene orientiert ist. Zur Aufspaltung in die beiden Teilbündel wird ein aus den beiden Prismen q, Q bestehendes Wollastonprisma verwendet. Wählt man für das Prisma Q ein Glas, dessen Brechungsindex zwischen den Brechungsindices des Kristalles für den ordentlichen und für den ausserordentlichen Strahl liegt, so lässt sich in bekannter Weise eine annähernde Achromatisierung erzielen.
Die Prismen q, Q sind gemeinsam in einem gewissen Abstand t von der Brennebene des Objektivs angeordnet. Unter diesen Bedingungen ergeben sich als Bilder des Spaltes S dort zwei kohärente Lichtquel-
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beiden Lichtquellen herrührende Interferenzerscheinung sind nicht lokalisiert, ihre Orientierung ist aber jedenfalls senkrecht zu der Richtung, in der die beiden Bilder des Objektes gegeneinander verschoben sind. Das Interferenzbild, das man auf diese Weise erhält, ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Zur interferometrischen Messung dient ein Babinetscher Kompensator bekannter Bauart, wie z. B. in Fig. 2 der brit. Patentschrift Nr. 639,014 dargestellt.
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Die Erfindung umfasst weiters eine Anordnung mit doppelbrechenden Prismen, die sich für die Untersuchung eines Objektes in reflektiertem Licht (Auflicht) eignet. Diese ist in Fig. 3 schematisch darge- stellt. Man bringt ein Wollastonprisma qh, q, Q, Q, in die hintere Brennebene des Objektivs 0 eines Metallmikroskopes. Durch die von der Oberfläche des Objektes X reflektierten Strahlen entsteht am Orte des Prismas auch dessen Bild. Das einzige Wollastonprisma erfüllt in diesem Falle zuerst die Aufgabe des Prismas CL CL und hierauf die des Prismas Q, Q2.
Sowohl bei dieser als auch bei der oben besprochenen, zwei Prismen enthaltenden Ausführungsform, von denen das eine vor, das andere hinter dem Objekt steht, ist keine Beschränkung des Öffnungswinkels der beleuchtenden Strahlenbündel nötig, die von einer üblichen Beleuchtungseinrichtung mit Kondensor geliefert werden. Die interferometrische Beurteilung und Auswertung geschieht mit Hilfe der räumlich festgelegten Interferenzstreifen eines Babinetschen Kom- pensators KJ der z. B. an den der Objektivebene konjugierten Ort X0 der Gesichtsfeldblende gestellt wer- den kann. Die spiegelnde Fläche G, z. B. eines Glases, bewirkt die notwendige Ablenkung der Strahlen um 900.
Bei der Betrachtung von reflektierenden Oberflächen minderer Qualität kann die Beobachtung ausserordentlich erleichtert werden, wenn man einen Etalon verwendet, wie dies in Fig. 5 schematiscirim Schnitt dargestellt ist. Auf der einen Hälfte einer Glasplatte V bringt man eine reflektierende Metallschicht M auf, die scharf gegen die andere Hälfte abgegrenzt ist, und legt die Platte mit der Schichtseite auf das zu untersuchende Probestück. Mit Hilfe der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung kann man dann in den Zonen, in denen die beiden Bilder des abgebildeten Etalons übereinanderfallen (Fig. 6), verschobene oder deformierte Interferenzstreifen wahrnehmen und eventuell Messungen ausführen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Polarisationsinterferometer für monochromatisches oder weisses Licht mit durch Doppelbrechung bewirkter Strahlenaufspaltung, mit einem optischen Beobachtungssystem, einer interferometrischen Messanordnung und gegebenenfalls mit einer die Lage eines Objektes bestimmenden Vorrichtung, bei dem die Zerlegung eines Strahlenbündels in zwei zum interferometrischen Vergleich heranziehbare Teilbündel mit Hilfe eines keilförmig gestalteten, doppelbrechenden Mediums herbeigeführt und die Aufspaltung der beiden bilderzeugenden Teilbündel wenigstens vorwiegend durch deren unterschiedliche Ablenkung beim Austritt aus dem keilförmigen Prisma erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Prisma samt einem zugehörigen Polarisator (im Sinne des Lichtweges) hinter dem zu untersuchenden Objekt angeordnet ist.