-
Optisches System zur Mehrfachreflexion Die Erfindung betrifft ein
optisches System zur Mehrfachreflexion eines zur optischen Achse des Systems parallel
einfallenden parallelstrahligen Lichtbündels zwischen zwei Reflexionsflachen. Derartige
optische Systeme werden beispielsweise zum Anregen von durchstrahlten Medien zu
Streustrahlung und Fluoreszenz verwendet.
-
Die bekannten optischen Systeme zur Mehrfachreflexion besitzen gegeneinander
geneigte, ebene ReflexionsSldchen oder Kombinationen von Prismen und sphdrischen
oder ebenen Flächen, zwischen denen das DichtbUndel bis zum Austritt mehrfach reflektiert
wird. Bei Streulichtmessungen ist es zur Erzielung möglichst großer Streulichtintensitäten
von Bedeutung, daß des Lichtbündel an den Reflektoren bis zur völligen Absorption
durch das im System befindliche Medium reflektiert wird. Sieht man vom Absorptionsvermögen
des Mediums ab, so ermöglicht diesen Effekt der Aufbau der bekannten optischen Systeme
nicht, weil bei ihnen das Lichtbündel früher oder spalter nach einer gewissen Anzahl
von Reflexionen aus dem m System austreten kann. Außerdem ist die Ausleuchtung des
Systemraums bei den bekannten Systemen mitunter sehr inhomogen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es dsher, ein optisches System zur Mehrfachreflexion
zu schaffen, in dem das Lichtbündel bis zur völligen Absorption reflektiert wird
und alle Teile des Systemraums durchläuft. Es soll eine gleichmäßige Strahlungsdichte
im Systemrsum gewährleistet sein.
-
Erfindungsgemäß zeichnet sich ein derartiges optisches System dadurch
aus, daß es zwei einen gemeinsamen Brennpunkt besitzende und auf der gleichen Seite
des Brennpunktes angeordnete gekriimmte Spiegel mit gleicher optiacher Achse aufweist,
von denen derjenige Spiegel den größten Durchmesser hat, auf den des Lichtbündel
zuerst auftrifft. Dieses System gewährleistet eine gleichmäßige Ausleuchtung seines
Raumes und eine unendlich große anzahl von Reflexionen, vorausgesetzt, es das Medium
te optischen System und die Parallelität der Strahlen im einfallenden Lichtbündel
zulassen.
-
Bei sehr guter Parallelität der Strahlen im einfallenden Lichtbündel,
großem Krümungsradius der Spiegel und kleinen Spiegel ergibt sich ein hinsichtlich
des fertigungstechnischen Aufwandes einfaches optisches System, wenn die Spiegel
sphärische Krümmungen aufweisen. Mit zunehmender Divergenz der Lichtbündelstrahlen
sowie kleiner werdendem Krümmungsradius und/oder größer werdendem Abstand des eingestrahlten
Lichtbündels von der optischen Achse ist es von Yorteil, wenn die Krümmungen der
Spiegel zumindest in
des die optische Achse und den Hauptstrahl
des Lichtbündels enthaltenden Meridianschnitt parabelförmig sind. Der gemeinsame
Brennpunkt entartet im Palle der Spiegelkrümmung nur in einem Meridianschnitt selbstverständlich
zu einer Brennlinie.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung
nocher erläutert. Es zeigen im Axialschnitt Fig. 1 eine Prinzipskizze und Fig. 2
eine Küvette gemäß der Erfindung.
-
In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei mit ihren spiegeSnden Flächen einander
zugekehrte gekrümmte Spiegel bezeichnet, die eine gemeinsame optische Achse X-X
und einen gemeinsamen Brennpunkt F besitzen. Die Schnittpunkte der spiegelnden Flächen
mit der optischen Achse X-X, die Spiegelscheitelpunkte, sind S und S2. Der Durchmesser
des Spiegels 1 ist größer ale der des Spiegels 2. Auf den Spiegel 1 trifft ein parallelstrehliges
und parallel zur optischen Achse X-X einfallendes Lichtbundel mit dem Hauptstrahl
3 und den Randstrahlen 4 und 5. am spiegel 1 werden die Strahlen 3, 4 und 5 zum
Brennpunkt F reflektiert, derart, daß der Randstrahl 5 den Spiegel 2 an der Peripherie
6 trifft. Am Spiegel 2 werden die Strahlen 3, 4 und 5 wieder parallel zur optischen
Achse X-X und zur ursprünglichen Einfallsrichtung zum Spiegel 1 reflektiert, dabei
fGllt der reflektierte Rtndetrahl 5 mit dem ursprünglichen Randstrahl 4
zusammen.
Dieser Reflexionsvorgang wiederholt sich nun bis zur völligen Absorption des LichtbUndela
3, 4, 5.
-
Beim Hin- und Herlaufen des Lichtbündels 3, 4, 5 zwischen den spiegeln
1 und 2 wird sein Durchmesser in dem MaDe verltleinert wie es sich der optischen
Achse ndhert. Daraus ergibt sich, daß des LichtbUndel erst nach @unendlich vielen
Reflexionen mit der optischen Achse zwischen den Spiegelscheitelpunkten S. und Sp
zusammenfdllt und dann einen unendlich kleinen Querschnitt besitzt, wenn die Spiegel
1 und 2 Teile von rotationssymmetrischen Reflektoren sind. 8ind hingegen die Spiegel
1 und 2 Teile von Zylindern, so wird der in Richtung der Zylindermantellinien (in
der Zeichnung aenkrecht zur Zeichenebene) verlaufende LichtbUndeldurchmesser nicht
verkürzt.
-
Nach Fig. 2 ist eine Küvette 7 fUr Kristallhaufwerk Flüssigkeiten
und Gase mit drei ebenen Wdnden 8, 9 und 10 sowie zwei gekrümmten Wdnden 11 und
12 versehen, von denen die letzteren im Küvetteninneren je mit einem spiegelnden
Belag 13 bzw. 14 versehen sind und den Spiegeln 1 und 2 der Fig. 1 entsprechen.
Die parallel zur Zeichenebene gerichteten ebenen Wände der Kiwivette 7 sind nicht
dargestellt. Die Wand 8 ist das Lichteintrittefenster fUr die eingestrahlte Parallelstrahlung,
zu der sie senkrecht steht, die Wand 9 ist mit einem spiegelnden Belag 15 versehen
und schließt mit der Wand 8 einen stumpfen Winkel ein und die Wand 10
ist
das Lichtaustrittsfenster für das erregte Streulicht.
-
Anstatt auf den Innenflächen können die spiegelnden Beläge 13, 14
und 15 auch auf den Außenflächen der in diesem Fall durchsichtigen Wände 11, 12
und 9 vorgesehen sein.
-
Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden.
So kann beispielsweise anstelle einer Küvette gemäß Fig. 2 auch ein gleich geformter,
wenig absorbierender fester Körper mit durchweg gleichem Brechungsindex durchstrahlt
werden. Die Wand 9 kann zusammen mit dem Belag 15 auch als Hohlspiegel ausgebildet
sein. Die Wand 10 kann die gleiche Neigung gegenüber der Wand 8 erhalten wie die
Wand 9.