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Tripelspiegel.
Die Erfindung besteht in der Verbesserung eines Spiegolsystems, das von Beck im Jahrgang 1887 der #Zeitschrift für Instrumentenkunde", Seite 385 389, beschrieben und als Tripelspiegel bezeichnot worden ist. Das Ziel der Erfindung ist die Verminderung der
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Spiegeln in solcher gegenseitigen Lage, dass die drei Schnittlinien der Spiegelebenen einander nicht parallel sind, sich also in einem Punkt, dem Spiegeimittelpunkt, schneiden.
Zur Erläuterung der Erfindung diene eine Sonderform des Tripelspiegels, die von
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Wirkungen des Erfindungsgegenstandes am einfachsten, der Tripelspiegel hat auch in dieser Form und in einigen ihr nahekommenden seine grösste Bedeutung. Die Spiegelflächen des Zentralspiegels stehen alle drei senkrecht aufeinander. Er bildet also, wenn mit/. usarnmen-
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diagonale durch den Spiegelmittelpunkt werde als Spiegelachse bezeichnet.
Die Eigenschaft. der der Zentralspiegel seine Benennung verdankt, besteht darin, dass einerseits das Objekt
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irgendeiner Orientierung zum Spiegel eine der drei Spiegelflächen trifft, in paralleler, aber entgegengesetzter Richtung austritt, u. zw. in einer Ebene, die durch den eintretenden Strahl und den Spiegelmittelpunkt bestimmt ist und so weit über den Spiegelmittelpunkt hinaus verschoben, dass dieser in der Mitte zwischen dem eintretenden und dem austretenden Strahl liegt. Dies ist stets der Fall, wenn der Strahl dazu gelangt, nacheinander von allen drei Spiegelflächen zurückgeworfen zu werden.
Während Beck die Verwendbarkeit des Zentralspiegels für gewisse astronomische Fehler- bestimmungen behandelt, hat Grnbb neuerdings in der englischen Patentschrift Nr. 21856 03 darauf aufmerksam gemacht, dass dem Zentralspiegel wichtige andere Anwendungen offenstehen, wenn man ihn dazu benutzt, das Licht entfernter Lichtquellen nach dem Ort - oder in der Nähe - der Lichtquelle zu reflektieren.
Bei einigen dieser neuen Anwendungen wird von derjenigen Eigenschaft des Zentralspiegels ausgiebiger (rebrauch gemacht, der- zufolge der Winkel, den die Spiegelachse mit der Eintrittsrichtung der Lichtstrahlen uildet. von Null bis zu einem beträchtlichen Winkel, 35 und darüber je nach der Orientierung des Spiegels zur Eintrittsrichtung, schwanken kann, ohne dass das Licht aufhört, xu seiner Ouelle zurückzukehren. In dem Masse, wie die Strahlen von der zur Spiegelachse parallelen Richtung abweichen, büsst aber das erzeugte Bild an Lichtstärke ein, weil ein Teil der Strahlen nicht mehr die dritte Spiegelnäche trifft, bei gewissen Orientierungen und grosser
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Solche Einbusse zu vermindern, also. mehr Sb0ahien als bisher wiederzugewinnen und zugleich die Grenzwinkel zu erweitern, d. h. innerhalb eines bisher unbenutzbaren Winkelbereichs Strahlenrückkohr überhaupt erst zu schaffen, ist der zweifache Erfolg des hier vorgeschlagenen Mittels. Das Mittel, das den Gegenstand der Erfindung bildet, besteht darin, den Spiegelhohlraum mit einem durchsichtigen Körper auszufüllen, der optisch dichter ist als die bisher mit den Spiegelfächen in Berührung stehende Luft. Der Füllkörper ist durch eine ebene oder nahezu ebene Ein- und Austrittsfläche zu begrenzen, die man zweckmässig zur Spiege) achse senkrecht stellt. So entsteht, wenn das hinzugefügte optische Mittel fest, z. B.
Glas, ist, ein tetraedrisches Prisma, das selbst der Träger der Spiegelbelegung werden kann, so dass die bisherigen Spiegelkörper fortfallen. Lässt man auch die Belegung fort, begnügt sich also mit der Totalreflexion der an Luft grenzenden Glasflächen, so nimmt der Winkelbereich der Strahlenrückkehr dadurch allerdings ab, kann aber noch immer grösser gehalten werden, als beim Zentralspiegel bisheriger Konstruktion, weil der Erfolg des Fült- körpers"mit dessen Brechungsvermögen wächst, sehr stark brechende Glasarten aber verfügbar sind. Für grosse Zentralspiegel können Flüssigkeiten mit Nutzen als Filllkörper verwandt werden. Es tritt dann ein sogenanntes Flüssigkeitsprisma mit dünnen Glaswänden an die Stelle des Glasprismas.
Man kann aber auch als ebene Ein- und Austrittsfläche des flüssigen Füllkörper dessen freie Oberfläche benutzen, indem man die Spiegelöffnung
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die Strahlen, die gewöhnlich in ungefähr wagerechter Richtung von der entfernten Lichtquelle kommen, dem Zentralspiegel zu.
Die acht Figuren der Zeichnung sind alle in gleicher Projektionsart ausgeführt. Fig. 1 stellt den Zentralspiegel bisheriger Konstruktion dar. Drei planparallele Platten tragen die Spiegeinächen, die sich durch drei andere Flächen (mit punktierten Kanten) zum Wortel ergänzen lassen. Die vom Spiegelmittelpunkt C ausgehende Würfeldiagonale A ist die Spiegel achse.
Fig. 2 zeigt, wieder in einen Würfel eingetragen, das tetraedrische Glasprisma, das nach vorliegender Erfindung den Hohlspiegel Fig. 1 mit Vorteil ersetzt. Die Ein-und Austrittsfläche der Öffnung des Zentralspiegels ist ein gleichseitiges Dreieck abc.
In Fig. 3 sind, wie in Fig. 1, die wirksamen Flächen dos Holllspiegols dargestellt,
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dreieckige Spiegel öffnung abc liegt hier abweichend von Fig. 1 und 2 der Zeichenebene parallel. Die punktierten Linien stellen das Bild dar, das der Spiegel von sich selbst entwirft. Man erkennt leicht die zum Mittelpunkt C symmetrische Lage der Öffnung a b r einerseits und des Offnungsbildes a'b c* andererseits.
Auch das Stück der Spiegelachse vom Mittelpunkt C bLs zu dor auf ihr senkrechten Ebene der Öffnung a b c ist nebst seinem Spiegelbilde A'in die Figur eingetragen. ach Fig. 4 ist aus Fig. 3 die Öffnung a b c und das Offnungsbild a'b'c'sowie die Achse A und das Achsenbild A' übernommen. Soll ein Bünde1 paralleler Strahlen in den Zentralspiegel parallel zur Achse A eintreten und die Öffnung a b c vollständig ausfüllen.
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an den Punkten a, bund c angedeuteten Pfeilschwänze. Wie eingangs erwähnt, ist die Lage der zu diesen eintretenden Kantenstrahlen gehörigen, ihnen parallel gerichteten austretenden Strahlen dadurch gegeben, dass der Spiegelmittelpunkt in der Mitte zwischen je zwei zusammengehörigen Strahl en liegt.
Die Richtungen der zurückkehrenden Kantenstrahlen
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das ideelle zurückkehrende Strahlenprisma in seinem (verlängerten) Teil zwischen dem Öffnungsbild a' b' c' und der Öffnungsebene durch feine Punktierung angedeutet. Wie ersichtlich, treffen die Kantenstrablen ft'aX,// und c'c und ihnen benachbarte Teilbündel von dreieckigem Querschnitt ausserhalb der öffnung abc auf die Öffnungsebene.
Dies bedeutet, dass sie von Spiegelteilen die dritte Reflexion empfangen, die keine Wirklichkeit mehr haben, dass sie also aus dem zurückkehrenden Bündel ausfallen. Die Kanten des reellen zurückkehrenden Bündels sind durch Pfeilspitzen angedeutet. Der Querschnitt dieses Bündels ist ein regelmässiges Sechseck.
Fig.) unterscheidet sich von der vorhergehenden nur dadurch, dass das durch die Öffnung a b c eingelassene Bünde ! mit der Achse A einen Winkel bitdet. Die sechs Pfeilspitzen begrenzen in diesem Fall ein reelles zurückkehrendes Bündel, dessen Querschnitt ungleichseitig und kleiner ist als der des zur Achse parallelen Bündels in Fig. 4, weil bei geneigtem Eintritt noch mehr Strahlen über den Rand der jeweilig dritten spiegelnden Fläche hinweggehen.
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Die Pfeilspitzen zeigen zwar noch immer einen ungleichseitigen Querschnitt des reellen zurückkehrenden sechsseitigen Strahlenprismas an, aber einen grösseren als in Fig. 5. Es ist ein beträchtlicher Teil der sonst verlorenen Strahlen wiedergewonnen worden.
Mit Fig. 7 kehrt die Darstellung wieder zum unausgefüllten Zentralspiegel zurück.
Diese Figur stellt einen der Fälle dar, wo das durch die Öffnung a b c eingelassene Strahlenprisma mit der Achse A einen Winkel bildet, der für die gegebene Orientierung des Zentralspiegels den Grenzwinkel der Strahlenrückkehr schon ein wenig überschreitet. Der Querschnitt des reellen zurückkehrenden Strahlenprismas wäre also schon bei einem kleineren Winkel zu Null geworden.
Die Einwirkung des Erfindungsgegenstandes im Falle Fig. T ist in Fig. 8 dargestellt.
Die Pfeilspitzen zeigen, welchen Querschnitt das reelle zurückkehrende Strahlenprisma be- sitzt, das sein Vorhandensein der Anwendung dos Glastetraeders verdankt.
In Fig. 9 ist das Glastetraeder nach Fig. 2 nochmals dargestellt. Seine Öffnung ist aber durch zur Achse 4 parallele ebene Schnitte auf ein Sechseck zurückgeführt. Wie ein Vergleich mit Fig. 4 zeigt, hat eine solche Öffnung, wenn das Sechseck regelmässig ist, die Eigenschaft, dass ein die Öffnung ausfüllendes parallel zur Achse A gerichtetes Bündel ohne Strah) enverlust zurückkehrt. Aber auch bei geneigtem Einfall eines die Öffnung aus- füllenden Strahlenbündels wird der Strahienverlust verhältnismässig gering.
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spitzen Ecken des Tetraeders durch eine koaxiale Zylinderfläche abgeschnitten sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Tripelspiegel. dadurch gekennzeichnet, dass behufs Verminderung der Strahlenverlustc und Erweiterung des Öffnungswinkels den Spiegelhohlraum ein optisches Mittel ausfüllt, das ein höheres Brechungsvermögen besitzt als Luft und den Lichtstrahlen eine ebene oder nahezuebeneEin-undAustrittsflächedarbietet.