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Spektralapparat Die Erfindung betrifft einen Spektralapparat, also
ein Spektroskop, einen Spektrographen oder einen Monochromator, mit mindestens zwei
Prismen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, unter Ausnutzung
der mit zwei oder mehreren Prismen erreichbaren Auflösung und Dispersion die Bedienung
des Spektralapparates so zu vereinfachen, daß mit nur einer Drehung um eine feststehende
Achse der gesamte Spektralbereich durchlaufen und sukzessive am Fernrohr vorbeigeführt
wird.
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Es sind Einrichtungen mit zwei gemeinsam drehbaren Prismen und einem
drehbaren Spiegel bekanntgeworden, bei welchen nach dem Vorschlag von Wadsworth
zwei 600-Prismen auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind und bei dem im
Strahlengang zwischen den beiden Prismen ein ebener Spiegel angeordnet ist, der
mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit der Prismen um die gleiche feste Achse wie
diese gedreht wird. Der Nachteil dieser Anordnung ist der, daß den Prismen einerseits
und dem Spiegel andererseits verschiedene Drehgeschwindigkeiten zugeordnet sind,
die nur durch mechanische Kupplung der Prismen mit dem Spiegel ausführbar sind.
Derartige mechanische Kupplungen sind kompliziert und beeinträchtigen selbst bei
sorgfältiger Herstellung die Einstellgenauigkeit des Gerätes.
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Es ist ferner eine Einrichtung bekanntgeworden, welche zwei feststehende
rechtwinklige Prismen aufweist, deren größeren Kathetenflächen senkrecht zur Strahlein-
bzw. -austrittsrichtung stehen und deren Hypotenusenflächen als einzige brechende
Flächen dem dazwischen angeordneten Drehspiegel zugekehrt sind. Diese Anordnung
kommt zwar mit einer einfachen Drehbewegung des Spiegels aus, hat aber bereits gegenüber
der bekannten Anordnung nach Ävadsworth den Nachteil, daß die gesamte Auflösung
und Dispersion nur etwa der eines der dort verwendeten Prismen entspricht. Die senkrecht
zur Strahlenein- bzw. -austrittsrichtung stehenden Flächen sind ja ohne dispergierende
Wirkung.
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Ein Spektralapparat nach der Erfindung enthält ein aus zwei oder
mehreren Prismen konstanter Ablenkung bestehendes starres System, in dem die Strahlenablenkungen
durchweg gleichsinnig verlaufen, sowie ein weiteres, aus einem oder mehreren zwischen
je zwei aufeinanderfolgenden Prismen angeordneten Spiegeln bestehendes starres System;
eines von den beiden Systemen ist fest und das andere um eine feste Drehachse drehbar
gehaltert. Es wird also entweder bei feststehendem Spiegelsystem und feststehendem
Kollimator- und Fernrohr das Prismensystem gedreht, oder es wird bei feststehendem
Prismensystem das Spiegelsystem zusammen mit dem Kollimator-und Fernrohr gedreht.
Bei dieser Anordnung sind
sämtliche Ein- und Austrittsflächen der Prismen als brechende
Flächen wirksam, so daß mit der einfachen mechanischen Einstellung der Wellenbereiche
eine der Anzahl der Prismen entsprechende hohe Auflösung und Dispersion verbunden
ist.
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Eine besonders einfache Ausführung erhält man, wenn das an letzter
Stelle angeordnete Prisma in an sich bekannter Weise als Autokdlimationsprisma ausgebildet
ist.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt die bekannte Anordnung nach Wadsworth; Fig. 2 zeigt
eine Anordnung mit zwei gegenüber dem Spiegel und dem Kollimator wie dem Fernrohr
drehbar angeordneten Prismen, und Fig. 3 zeigt eine ähnliche Anordnung mit einem
Autokollimationsprisma.
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Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Anordnung setzt sich im wesentlichen
zusammen aus dem Kollimatorrohr 1, auf einem um die feste Achse 2 drehbaren Prismentisch
3, fest angeordneten Prismen 4 und 5, ferner einem um die gleiche Achse 2 mit der
doppelten Winkelgeschwindigkeit der Prismen drehbar angeordneten Spiegel 6 im Strahlengang
zwischen den beiden Prismen sowie dem Fernrohr 7.
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Fig. 2 zeigt einen Spektralapparat nach der Erfindung in schematischer
Darstellung. Auf dem um die feste Achse 8 drehbaren Prismentisch 9 sind zwei Prismen
mit konstanter Ablenkung 10 und 11 fest angeordnet. Im Strahlengang zwischen den
beiden Prismen ist ein Planspiegel 12 angeordnet, welcher feststeht und der Drehung
der Prismen nicht folgt.
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Ebenso sind das Kollimatorrohr 13 und das Fernrohr 14 fest angeordnet.
Der Strahlengang durch die Prismen entspricht dem Minimum der Ablenkung. Der vom
Kollimatorrohr 13 ausgehende Lichtstrahl wird nach seiner Brechung an der Eintrittsfläche
des Prismas 10 durch Spiegelung an der hinteren Fläche des Prismas um den konstanten
Betrag von 900 reflektiert
und trifft nach nochmaliger Brechung
an der Austrittsfläche auf den Spiegel 12 auf. Nach R-eflexion an diesem trifft
das durch das erste Prisma bereits zerlegte Licht auf die Eintrittsfläche des Prismas
11, wird dort gebrochen und an der hinteren Fläche wiederum um einen konstanten
Betrag von 900 reflektiert. Es verläßt nach nochmaliger Brechung an der Strahienaustrittsfläche
das Prisma und gelangt nach doppelter Zerlegung in das Objektiv des Fernrohres 14.
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Bei der Bedienung des Gerätes stehen also das Kollimatorrohr, der
Spiegel und das Fernrohr fest, während nur die ein starres System bildenden Prismen
um die feste Achse des Prismentisches gedreht werden.
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Eine ähnliche Anordnung mit einem Autokollimationsprisma zeigt die
Fig. 3. Auf dem um die feste Achse 15 drehbaren Prismentisch 16 sind die ein starres
System miteinander bildenden Prismen, das Prisma mit konstanter Ablenkung 17. und
ein Autokollimationsprisma 18, befestigt. Im Strahlengang zwischen den beiden Prismen
ist gegenüber dem drehbaren System fest ein Planspiegel 19 vorgesehen, der auf einem
durch einen Schlitz 20 im Prismentisch hindurchragenden Stift angeordnet ist. Das
Fernrohr 21 ist zugleich als Kollimatorrohr ausgebildet und zum 7,werke der Einspiegelung
des zu zerlegenden Lichtes mit einem halbdurchlässigen Spiegel 22 versehen. Das
das Kollimatorrohr 21 verlassende Licht wird nach erster Brechung an der Eintrittsfläche
des Prismas 17 an dessen hinteren Flächen um den konstanten Betrag von 900 reflektiert
und verläßt nach nochmaliger Brechung das Prisma. Es gelangt zerlegt auf den Spiegel
19. Von hier aus gelangt es in das Autokollimationsprisma 18 und von dort auf gleichem
Weg über den Spiegel 19 und das Prisma 17 zurück in das Fernrohr 21. Auch hier kommt
man mit der Drehung des Prismensatzes 17, 18 um die feste Achse 15 aus, während
der Spiegel 19 und das Kollimator- bzw.
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Fernrohr feststehen.
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Wie unschwer zu erkennen ist, ergeben sich für die Ausführungsbeispiele
nach Fig. 2 und 3 einfache Varianten, wenn man den Prismentisch 9 bzw. 16 mit den
Prismen feststehend und den Planspiegel 12 bzw.
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19 um die festen Achsen 8 bzw. 15 schwenkbar an-
bringt. In diesem
Falle müssen allerdings Fern- und Kollimatorrohr mitgeschwenkt werden.
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Das gleiche Bauprinzip ist anwendbar für mehrere Prismen und mehrere
jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prismen angeordnete Spiegel, wobei alle
Prismen -einerseits und alle Spiegel andererseits als je ein starres System ausgebildet
sind. In jedem Fall ist für die Wellenlängeneinstdlung nur eine Drehbewegung um
die feste Achse des jeweils drehbaren Systems erforderlich. Dies kann wiederum das
Prismensystem oder das Spiegelsystem sein. Auch kann statt des einen oder anderen
Spiegels in einem solchen Mehrfachsystem ein fester Winkel spiegel gewählt werden.
Bereits bei der Wahl nur zweier Prismen, von denen das zweite ein Autokollimationsprisma
ist, ergibt sich eine Auflösung und Dispersion entsprechend einem dreiteiligen Prismensystem.