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Verfahren zum Ausfertigen von Prismen, Linsen und Sätzen solcher.
Vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in der Fabrikation von Prismen, Linsen und Sätzen solcher Kombinationen derartiger optischer Elemente, die hier kurz als Satz bezeichnet werden sollen.
Bezweckt wird ein einfaches und genaues Verfahren zum Ausfertigen solcher Sätze das heisst zur Beseitigung von Ungenauigkeiten zu schaffen, die von Feilern in der vorangegangenen Bearbeitung. von der Inhomogeneität des Material, und von der Berechnung sich entziehenden sphärischen Abweichungen von Linsen herrühren,, wobei die schon vorgeschlagene Methode des Interferenzen zur Anwendung kummt.
Gemäss der Erfindung wird ein Lichtstrahlenbündel durch einen Satz in solcher Weise
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kommenheiten des Satzes geben. Der Arbeiter zeichnet sich dieses Bild auf'der zu bearbeitenden Fläche und entfernt das überschüssige Material der zu stark hervortretenden Stellen der Flächen. Die Vorrichtung zur Erzeugung des genannten Bildes ähnelt denLbe- kannten Michelsonschen Interferometer.
in dem ein Lichtsttahlenbündel in zwei Teile geteilt wird, von denen ei (s zweckmässig zweimal durch den Satz hindurchgeht und dann mit dem anderen Teil wieder vereinigt wird, wobei jedoch die beiden Hälften des Strahlen-
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homogen ist, kann man genau genommen von einem Fehlerbild sprechen, denn Inhomogeneität des Materials ruft ähnliche Bilder hervor. Praktisch genommen ist jedoch das entstehende Bild stets ein Fehlerbild, denn jeder Teil der Fläche, der im Bild als ein vorspringender Teil erscheint, muss weggenommen werden, ob ein solcher vorspringender Teil tatsächlich vorhanden ist oder nicht.
Die Sätze lassen sich in drei Kategorien teilen, solche, welche parallele Strahlen (Strahlen mit ebener Wellenfläche) aufnehmen und nach dem Durchgang als parallele austreten lassen und solche, welche ein Strahlenbündel paralleler Strahlen (mit ebener Wellenfäche) aus dem Satze mit endlich gekrümmter Wellenfläche austreten lassen, oder endlich solche, die die endliche Krümmung der Wellenfläche der auffallenden Strahlen ändern.
In allen FäHen wird der einer Konektur bedürfende oder auszuarbeitende Satz in die Bahn eines Strahlenbündels eines Interferomelers gestellt, das ein einfallendes Licht- strahlenbündel @der von einer praktisch punktförmigen Lichtquelle ausgehend gewöhnlich, aher nicht immer. durch Kollimation in parallele Strahlen umgewandelt wird), vorerst in zwei Teile zerlegt wird. und zwar durch eine teilweise reflektierende ebene Fläche, und sonach die beiden teile un@e@ Bedingungen zusammentreffen lässt, welche Interferenz hervorrufen.
Es ist darauf zu sehen, dass die Lichtstrahlen durch den Satz im wesentlichen denselbonWegingleicheroderentgegengesetzterRichtungnehmenwiebeimtatsächlichen Gebrauch des Sa ; zes. Ein nicht durch den Satz gehender Teil des Strahlenbündels kann
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sondern kann auch ein anderer Satz sein, dessen Wirkung im wesentlichen dieselbe ist, wie die des untersuchten Satzes oder in bekannter Weise von der Wirkung des letzteren Satzes abweicht.
Die Strahlen können nach einmaligem Durchgang durch den zu prüfenden oder den Vergleichssatz auf einem anderen Weg zurückkehren, oder auch denselben Weg zurück gehen gelassen werden.
Das aus der Wiedervereinigung der beiden Teile des Strahlenbündels resultierende Strahlenbündel wird derart geleitet, dass die wie beim tatsächlichen Gebrauch durch den Satz gehenden Strahlen sich im Auge des Arbeiters vereinigen.
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Anzahl homogener Strahlen bestehen, wie z. E. das Licht einer Quecksilberdampflampe von Cooper-Hewitt.
Ist das Licht homogen und ist die Vorrichtung so eingestellt, dass die beiden Teile des Lichtstrahlenbündels sich vollkommen wieder vereinigen, so sieht der Arbeiter die Oberfläche des Satzes mit hellen und dunklen Interferenzstreifen bedeckt. In manchen Fällen stellen sich diese Streifen bloss als Helligkeitsunterschiede oder als Flecken dar.
Nimmt man einen dieser Streifen als Ausgangsstleifen an, so zeigen die Nachbarstreifen an, dass den von den zugehörigen Teilen des Satzes kommenden Strahlen ein um eine Wellenlänge grösserer oder kleinerer optischer Weg zukommt, als der Strahl des Aus-
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Änderung der Neigung der Vorrichtung kann der Arbeiter die Verteilung der Streifen ändern und sich diejenige Verteilung aussuchen, welche die leichteste, mit der geringsten Arbeit verbundene Korrektur des Satzes ermöglicht. Dabei kann er jede Fläche des Elementes auszeichnen, entweder, indem er sich eine Skizze entwirft oder auf der Fläche selbst Zeichen anbringt, so dass die Teile der Fläche festgelegt sind. an denen die durch den Satz gehenden Strahlen den kürzesten bzw.
längere Wege haben und zugleich die Zahl der Wellenlängen, um welche diese Wege zu lang sind.
Der Arbeiter poliert dann das Material an den den längeren Strahlenwegen entsprechenden Stellen ab. Neuerliche Beobachtung und Bearbeitung führt schliesslich zu einer Fläche, in welcher alle Ungleichheiten der Strahlenbahnen im ursprünglichen Satz beseitigt sind.
Die Zeichnungen zeigen schematisch zwei Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens.
Fig. i ist eine Draufsicht einer Vorrichtung zur Korrektur solcher Sätze, welche ein auf sie auffallendes Strahlenbündel mit ebener Wellenfläche in ein solches mit gekrümmter Wellenfläche umwandeln. Fig. 2 ist eine Draufsicht einer Vorrichtung, welche ein auffallendes Strahlenbündel von ebener Wellenfläche als eben solches Strahlenbündel austreten lisst. Nach der Zeichnung besteht der Satz aus einem Prisma (von 600 an der brechenden Kante) für spektroskopische Zwecke.
Fig. 3 und 4 veranschaulichen Interferenzstreifen in zwei Pro-
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Von einer geeigneten Lichtquelle kommendes Licht wird durch de : 1 Spiegel a gegen die Vorrichtung reflektiert und durch eine Linse b auf die Öffnung im Diaphragma c ge-
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Fläche teilweise belegt ist, so dass ein Teil des Lichtes reflektiert wird und ein Teil durchgeht. Da der eine Teil des Lichtes zweimal durch die Platte d geht. ist eine planparallele Platte in der Bahn des anderen Teiles des Strahlenbündels vorgesehen, welche den Einfluss der Dicke des Glases d auf den ersten Teil des Strahlenbündels kompensieren soll. Der durch die Platte e gegangene Teil gelangt zu einem achromatischen Objektiv/\ das in diesem Falle den zu korrigierenden Satz darstellt.
Das Objektiv f ist so gestellt, dass die von einem Punkt in der Ebene des
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parallel austreten, und zwar an derselben Seite, wie bei tatsächlicher Verwendung des Objektives.
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Der andere Teil des Strahlenbündels, welches an der zweiten Oberfläche der Platte d reflektiert worden ist, geht zu einem Spiegel i, von dem es gegen einen sphärischen Hohlspiegel j reflektiert wird. Dieser ist so angeordnet, dass das von ihm reflektierte Strahlenbündel sich an der zweiten Oberfläche der Platte d mit dem ersten Teil des Strahlenbündcl. s wieder vereinigt und dann samt letzterem in der Öffnung des Diaphragmas ein Bild der Öffnung des Diaphragmas c erzeugt. Beide Diaphragmen hund c sind optisch im Krümmungsmittelpunkt des Spiegels j gelegen.
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Die Koinzidenz der beiden Bilder kann durch ein Okular beobachtet werden, um die erforderlichen Einstellungen der Spiegel i und i vornehmen zu können. Bringt man dann das Auge an die Öffnung im Diaphragma g, so sieht man die Interferenzstreifen auf der Oberfläche des Objektivs.
Werden beim Durchgang durch ein vollkommenes Objektiv von einer punktförmigen Lichtquelle ausgehende Strahlen parallel gerichtet, d. h. wird durch dasselbe die kugel-
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eine ebene Wellmnfläche verwandelt, so werden durch Reflexion am Planspiegel und dem zweiten Durchgang der (parallel gerichteten) Strahlen durch das Objektiv in der entgegengesetzten Richtung diese Strahlen wieder gegen einen Punkt konvergieren, d. h. eine kugelförmige Wellenfläche erhalten. Ist dem nicht so, so weicht die Wellenfläche unmittelbar nach dem doppelten Durchgang durch das Objektiv von der Kugelgestalt ab.
Diese Abweichungen der Wellenflächen von der Kugelgestalt mögen in axialen Schnitten betrachtet proportional sein den Orthogonalordinaten der Kurven k bzw. t, Fig. 3 und 4, wobei die Abszissen proportional sind den Winkelabständen der Strahlen von der optischen Axe. Die Wellenfläche wird bei den meisten Objektiven einer Umdrehungsfläche sehr nahe kommen ; der Einfachheit halber möge dies im betrachteten Falle angenommen werden.
Es mögen die parallelen Ebenen 1, 2,3, 4.... eine Entfernung voneinander gleich der Wellenlänge der benutzten Lichtart haben. Dann werden die dem Auge erscheinenden Interferenzstreifen ihrer Lage nach bestimmt durch die Schnitte der Ebenen 1, 2,3, 4..., mit den Kurven k bzw. l (Fig. 3 und 4).
Wie man sieht, kann man den Verlauf der Interferenzstreifen durch eine kleine
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wertige Weglänge des Strahles in der Luft um eine der Dicke der weggenommenen Glasschichte nahezu proportionale Strecke geändert. Man sieht hieraus, dass die in der Vorrichtung wahrgenommenen Interferenzstreifen im Massstab von Wellenlängen des Lichtes die Glasschichten erkennen lassen, welche von dem Objektiv oder Satz entfernt werden müssen, um optische Vollkommenheit zu erzielen.
Das Glas wird durch kleine Polierbälle aus Wachs, Pech, Tuch oder Filz entfernt, deren Grösse sich nach der Verteilung der Interferenzstreifen richtet-Die Poliermittel sind die beim Polieren von Glas gebräuchlichen.
Das Objektiv J und der Spiegel g ruhen in einem Schlitten JJ1, der in einer Nut n
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durch den Kollimator r als paralleles Strahlenbündel auf die planparallele Platte d, deren Rückseite teilweise belegt ist, so dass ein Teil des Lichtes durchgeht und der andere reflektiert wird. Ein Teil des Lichtstrahlenbündels geht durch das zu untersuchende Prisma s von 60 brechender Kante, wo er wie beim Gebrauch des Prismas gebrochen wird und nach Reflexion im Spiegel t durch das Prisma zur Platte d zurückgeht. Der andere Teil des Lichtstrahlenbündels wird gegen den Spiegel it und zurück auf die Platte d geworfen, wo die beiden Teile des Lichtstrahles wieder zusammentreffen und durch die Linse v in der Öffnung des Diaphragmas h je ein Bild entsteht.
Die Spiegel sind so eingestellt, dass die beiden Bilder zur Koinzidenz kommen und bringt man dann das Auge an die Öffnung im Diaphragma h, so nimmt dieses ein Bild, wie in Fig. j ; angedeutet, wahr, aus dem zu erkennen ist, wie viel Glas von jeder Prismenfläche zu entfernen ist, um das Prisma optisch vollkommen zu machen.
Diese Streifen können auf der Prismenfläche verzeichnet werden und die überschüssigen Glasteile köunen durch Polieren entfernt werden, wie im früheren Falle des Objektivs.
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gestellte Bild gibt, wäre der, zuerst im Teil g zu polieren, wo das Prisma sich so verhält, als ob es zu dick wäre, dann das Polieren bis zum nächsten Interferenzstreifen auszudehnen, hierauf bis zum dritten usw.
Der Spiegel t ruht in einem Schlitten, der in einer Ringnut x des Tisches y läuft und der Spiegel u ruht in einem Schlitten t, der in einer Nut z'läuft.
Soll der auszufertigende Satz die Krümmung der Wellenfläche eines Strahlenbündels ändern, der bereits mit gekrümmter Wellenfläche auffällt, so wird statt des ebenen Spiegels g, Fig. i, ein geeigneter konkaver oder konvexer Spiegel benutzt, dessen Krümmung und Anordnung so gewählt sind, dass die Strahlen durch den Satz in beiden Richtungen nach im wesentlichen denselben Geraden verlaufen, wie bei dem tatsächlichen Gebrauch. Der
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bringen. durch den Finger oder das warme Stäbchen wird die benachb.. u'te Luft erwärmt und ihr Brechungskoeffizient verringert ; durch ein in flüchtige Flüssigkeit getauchtes Stäbchen wird der Brechungskoeffizient der benachbarten Luft vergrössert. im ersteren
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ringert.