DE2051487B2 - Polisator nach art eines wollaston-doppelprismas - Google Patents

Description

6. Polarisator nach den Ansprüchen 1 und 2, 40 Wollaston-Kristalldoppelp.

dadurch gekennzeichnet, daß beide Ein- und Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in

Auslaßöffnungen (28, 62) der dem Lichteinfall der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden

(59) ausgesetzten Zelle (26) in unmittelbarer näher erläutert. Es stellt dar

Nachbarschaft der gemeinsamen Fläche (34, 38) F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevor-

angeordnet sind und etwa dieselbe Durchtritts- 45 zugten Ausführangsform des flüssigen Doppelprismas

fläche aufweisen und daß die Ein- und Auslaß- der Erfindung,

öffnungen (42, 48) der anderen Zelle (40) ein- F i g. 2 eine Seitenansicht eines Abschnittes des

ander derart gegenübergestellt sind, daß die Sus- Doppelprismas der F i g. 1 längs der Linie 3-3 und

pension (56) senkrecht zur Lichteinfallsrichtung F i g. 3 eine Seitenansicht einer anderen Aus-

(57) durch diese Zelle (40) hindurchtreibbar ist. 50 führungsform des flüssigen Doppelprismas der Er-

7. Polarisator nach den Ansprüchen 1 bis 6, findung.

dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz der Wie in den F i g. 1 und 2 zu sehen ist, weist eine

Suspension (56) zwischen 5 und 50 cm^s/sec liegt. bevorzugte Ausführangsform eines flüssigen Doppel-

8. Polarisator nach dem Anspruch 7, dadurch prismas gemäß der Erfindung eine hohle, prismengekennzeichnet, daß der Durchsatz der Sus- 55 artige Zelle 26 mit einer Flüssigkeitseinlaßöffnung 28 pension (56) von der Pumpe (54) konstant auf- und einer Flüssigkeitsauslaßöffnung 30 auf. Um die rechterhaltbar ist. Turbulenz zu vermindern, kann die öffnung 30

größer als die öffnung 28 und im Mittelabschnitt

einer Wand 29 der Zelle 26 angeordnet sein. Wände

60 32 und 34 der Zelle 26 sind mit einer durchsichtigen Fläche 36 bzw. 38 versehen. Ein Teil der Fläche 38

Die bekannten Wollaston-Kristalldoppelprismen bildet eine Wand einer weiteren hohlen, prismen-

bestehen aus zwei Prismen aus einem festen, uni- artigen Zelle 40, die ebenfalls eine durchsichtige

axialen Material, der optische Achsen in zwei zu- Fläche 42 aufweist. Die Wände der Zellen 26 und 40

einander orthogonalen Richtungen verlaufen. Wegen 65 können aus etwa 6 mm starkem Akrylglas bestehen,

dieser Orientierung der optischen Achsen unter- und die Flächen 36,38 und 42 können aus einem

scheidet sich der Brechungsindex des Doppelprismas optischen Glas von hoher Qualität hergestellt sein,

für einen Lichtstrahl oder dessen Komponente, der Die Zelle 40 besitzt eine Flüssigkeitseinlaßöffnung

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44, die durch einen Schlauch46 aus einem üblichen verlaufen. Das flüssige Doppelprisma der Fig, I

Material mit der FlUssigkeltsauslaßöflnung 30 der und 2 hat also dieselben Ablenkeigenschaften wie

Zelle26 verbunden ist, und eine Flüssigkeitsauslaß- das Kristalldoppelprisma, wie in Fig. 2 durch die

öffnung 48, die koaxial zur Einlaßöffnung 44 ange- Ablenkung der vertikalen und horizontalen Kom-

ordnet ist und mit der FlUsslgkeitseinlaßöffnung 28 5 ponente eines einfallenden Lichtstrahls 59 um den

der Zelle 26 durch Schläuche 50 und 52 in Ver- Winkel θ längs den Bahnen 60 und 61 gezeigt ist,

bindung steht, die an einer üblichen Pumpe 54 zu- die mit der Einfallsrichtung 57 des Lichtstrahls 59 in

sammengeschlossen sind, die eine feste Pump- einer Ebene liegen.

geschwindigkeit besitzt. Die Pumpe 54 treibt eine In dem flüssigen Doppelprisma der F i g. 3 ist eine kolloidale Suspension 56 durch die Zellen 26 und 40 io Auslaßöffnung 62 der Zelle 26 neben der Wand 34 und die Schläuche 50 und 52 (in der Richtung der angeordnet und hat etwa dieselbe Größe wie die EinPfeile nach Fig. 1) und wird in einem Becken58 laßöffnung28. Aus nicht geklärten Gründen lenkt gesammelt. Die Durchflußgeschwindigkeit der Sus- dieses flüssige Doppelprisma die horizontale und pension 56 kann z. B. zwischen 5 und 50 cmVsec vertikale Komponente eines in der Richtung 57 einliegen. ₁₅ fallenden Lichtstrahls derart ab, daß sie es auf

Als kolloidale Suspension 56 kann jede Suspension Bahnen verlassen, die mit der Einfallsrichtung 57

init langgestreckten Teilchen verwendet werden, die nicht in einer Ebene liegen. Die Komponenten treten

auf Grund der Strömungsdoppelbrechung eine op- also auf Bahnen in einer Ebene aus, die schräg zur

tische Anisotropie aufweist. Unter einer »Strömungs- Zeichenebene verläuft. Die Richtung dieser Bahnen

doppelbrechung« versteht man. daß die langgestreck- ao kann durch eine Änderung der Durchflußgeschwin-

ten Teilchen der Suspension sich mit ihrer langen digkeit der Suspension 56 moduliert werden.

Abmessung längs der Strömungslinien ausrichten. Die flüssigen Doppelprismen trennen die horizon-

Sie kann z. B. eine wäßrige Suspension von im tale und vertikale Komponente eines einfallenden

wesentlichen länglich runden Teilchen sein, deren Lichtstrahls um einen Betrag, der geringer als der-

größere Achse etwa 1 μ mißt. Wäßrige kolloidale 25 jenige ist, der bei einem Wollaston-Kristalldoppel-

Suspensionen mit einer Strömungsdoppelbrechung prisma möglich ist. Insbesondere können sie eine

von z. B. Vanadinpentoxid oder Zimtsäureäthylester Trennung zwischen den Komponenten eines em-

von einer Dichte in der Größenordnung von fallenden Lichtstrahls bewirken, die wesentlich

0,013 g/cm» Wasser sind für die Suspension 56 kleiner als 1 Winkelminute ist. Dementsprechend sind

brauchbar. Das gleiche gilt für die nichtwäßrigen Sus- 30 die flüssigen Prismen insbesondere in Systemen aus

Pensionen, z.B. von in Xylol dispergiertem Poly- einer Folge von lichtablenkenden Elementen brauch-

äthylen, von in Benzol dispergiertem Polydimethyl- bar. Sie können mit niedrigen Kosten hergestellt wer-

siloxan, von in Benzylalkohol dispergiertem Poly- den, die um einen Faktor von 10 unter denen der be-

vinylpyrrolidon, von in Bromoform dispergiertem kannten Wollaston-Kristalldoppelpnsmen liegen.

Polystyrol, von in Benzol dispergiertem Polymethyl- 35 Die Suspension 56 kann durch die Zellen 26 und

methacrylat und von in Cyclohexanon dispergierter 40 auch in entgegengesetzter Richtung, also durch

Nitrozellulose. Andere Suspensionen sind auf den die Zelle 26 von unten nach oben und durch die

Seiten 662 bis 664 des Bandes 6, Nr. 5, der Zeit- Zelle 40 aus der Zeichenebene heraus, gepumpt wer-

schrift »Soviet Physics Uspekhi« vom März/April den. Fernerhin kann auch die Form der Zellen 2t»

1964 aufgezählt. 40 und 40 abgeändert werden, wobei nur die Voraus-

Entsprechend der Anordnung der Öffnungen 28, Setzung zu erfüllen ist, daß die optisch durchsichtige, 30,44 und 48 fließt die Suspension 56 durch die Zelle den Zellen 26 und 40 gemeinsame Flache nicht senk-26 in angenähert vertikaler Richtung und durch die recht zur Einfallsrichtung des Lichtstrahls liegt da Zelle 40 in annähernd horizontaler Richtung. Wenn bei einem senkrechten Einfallswinkel keine Brechung sie bewegt wird, wird ihr auf Grund des Viskositäts- 45 des einfallenden Lichtstrahls stattfindet,
und Geschwindigkeitsgradienten durch die inneren Schließlich können die Zellen 26 und 40 auch Scherbeanspruchungen an den Partikeln eine optische völlig aus optischem Glas von hoher Qualität anAnisotropie erteilt, deren begünstigte optische Achse gefertigt sein. Bei einer solchen Konstruktion muli in ihrer Strömungsrichtung liegt. Daher verhält sich jedoch darauf geachtet werden, daß unerwünschtes die Zelle 26 wie ein optisch anisotropes Medium mit 50 Licht aus dem Hintergrund nicht aut das Uoppeieiner bevorzugten optischen Achse in der Strömungs- prisma fällt.

richtung der Suspension56 (die in der Fig. 2 inner- In typischer Weise kann das Innere der prismenhalb ihrer Fläche durch einen gestrichelten Pfeil an- förmigen Zelle 26 eine Breite von 12,7 cm, eine gedeutet ist); die Zelle 40 verhält sich in derselben Höhe von 10,2 cm, eine Tiefe von 6,35 mm und Weise, wobei nur die Suspension in der horizontalen 55 einen Winkel von Θ = 30° aufweisen; das Innere Richtung strömt (wie durch einen kleinen Kreis der prismenförmigen Zelle 40 kann eine Hohe von innerhalb ihrer Fläche in Fig. 2 gezeigt ist). Wenn 15,3 mm, eine Tiefe von 10,2 cm, eine lange Seite das flüssige Doppelprisma der Fig. 2 mit einem von 25,4 mm und eine kurze Seite von 15,3 mm aut-Wollaston-Kristalldoppelprisma verglichen wird, zeigt weisen. Die Öffnungen 28, 44, 48 und 62 können sich eine optische Identität; die beiden Doppel- 60 eine Querschnittsfläche von 0,705 cm² und die prismen haben also zwei Einzelprismen mit bevor- öffnung 30 kann eine Querschnittsfläche von 3,2 cmzugten optischen Achsen, die zueinander orthogonal haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 bzw. die in der einen orthogonalen Richtung polarl- PatentansprUche: siert ist, von dem für einen Lichtstrahl oder dessen Komponente, der bzw. die in der zweiten ortho-

1. Polarisator nach Art eines Wollaston- gonalen Richtung polarisiert ist. Auf Grund dieses Doppelprismas, dadurch gekennzeich- S Unterschiedes kann ein Wollaston-Kristal doppeinet, daß zwei hohle, prismenartige Zellen (26, prisma einen einfallenden Lichtstrahl, der in einer 40) mit optisch durchsichtigen Flächen (36, 38, der beiden orthogonalen Richtungen polarisiert ist, 42) über je eine Ein- und Auslaßöffnung (28, 30 aus seiner Einfallsrichtung heraus in eine von zwei oder 62; 42, 48) mit einer Quelie (58) einer verschiedenen Richtungen unter einem Winkel abkolloidalen Suspension (56), die die Eigenschaft io lenken, der durch das uniaxiale Material und den der Strömungsdoppelbrechung besitzt, in Ver- brechenden Winkel der beiden Prismen bestimmt ist. bindung stehen und daß von einer Pumpe (54) Wegen des festen Materials dieses Doppelprismas diese Suspension (56) in einer vorgegebenen ist der Ablenkwinkel des einfallenden Lichtstrahls Richtung durch die eine Zelle (26) und in einer gegenüber der Einfallsrichtung auf nur einen Wert anderen Richtung durch die andere Zelle (40) 15 in beiden Richtungen festgelegt. Auf Grund der hindurchtreibbar ist. heutigen Technik beträgt der erreichbare minimale

2. Polarimeter nach dem Anspruch 1, dadurch Ablenkwinkel gegenüber der Einfallsrichtung etwa gekennzeichnet, daß eine optisch durchsichtige 1 Winkelminute, aber dieses Minimum ist nur unter Fläche (38) beiden Zellen (26 und 40) gemein- gleichzeitigen hohen Kosten erzielbar.

sam ist. ao Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

3. Polarimeter nach dem Anspruch 1, dadurch möglichst billiges Doppelprisma nach Art des gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßöffnun- Wollaston-Doppelprismas anzugeben, dessen minigen (28, 30; 42, 48) an den beiden Zellen (26, 40) maler Ablenkwinkel jedoch einstellbar ist.

derart gegenübergestellt sind, daß die Suspension Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

(56) durch die beiden Zellen (26, 40) in zu- 25 löst, daß zwei hohle, prismenartige Zellen mit optisch einander senkrechten Richtungen hindurchtreib- durchsichtigen Flächen über je eine Ein- und Ausbar ist. laßöffnung mit einer Quelle einer kolloidalen Sus-

4. Polarisator nach den Ansprüchen 1 bis 3, pension, die die Eigenschaft der Strömungsdoppeldadurch gekennzeichnet, daß die eine Ein- oder brechung besitzt, in Verbindung stehen und daß von Auslaßöffnung (28) der dem Lichteinfall aus- 30 einer Pumpe diese Suspension in einer vorgegebenen gesetzten Zelle (26) in unmittelbarer Nachbar- Richtung durch die eine Zelle und in einer anderen schaft der gemeinsamen Fläche (34, 38) und die Richtung durch die andere Zelle hindurchtreibbar ist. andere Aus- oder Einlaßöffnung (30) in einem Die Zellen können eine gemeinsame Grundfläche gewissen Abstand von der gemeinsamen Fläche besitzen und sind zumindest teilweise optisch durch-(34,38) angebracht ist. 35 sichtig, damit ein einfallender Lichtstrahl in das

5. Polarisator nach dem Anspruch 4, dadurch Doppelprisma eintreten und es verlassen kann, gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (30) eine Wenn die beiden Richtungen etwa zueinander orthowesentlich größere Durchtrittsfläche als die Ein- gonal sind, besitzt dieses flüssige Doppelprisma laßöffnung (28) aufweist. die den Lichtstrahl ablenke Eigenschaften eines