DE216194C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 216194■-■ KLASSE 42 Λ. GRUPPE

Dr.TH. MEYER in STJOHANN a. Saar. Aplanatischer Körper.

Zusatz zum Patente 208030 vom 1. Mai 1907.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Juli 1907 ab. Längste Dauer: 30. April 1922.

In dem Hauptpatente 208030 sind Körper für Beleuchtungszwecke beschrieben, die einerseits von einer aplanatischen Fläche vierter Ordnung, die nicht zu einer Fläche zweiter 5 Ordnung degeneriert ist, oder von Zonen solcher Flächen und andererseits von einer Kugelfläche oder von Kugelzonen begrenzt sind. Ein solcher Körper hat die Eigenschaft, die. von dem einen der beiden aplanatischen Punkte ausgehenden Strahlen so zu brechen, als kämen sie von dem anderen Punkt oder konvergierten nach diesem.

Es ist nun nicht immer nötig, daß die eine Begrenzungsfläche eine Kugelfläche ist oder aus Kugelzonen gebildet ist; sie kann vielmehr eine aplanatische Fläche von der Art der anderen sein, oder aus Zonen solcher Flächen bestehen, die dann, ebenso wie die Kugelzonen, untereinander durch Kegelflächen verbunden sind.

Weiter lassen sich zwei oder mehrere aplanatische Körper so verbinden, daß sie wie ein einziger stark konzentrierender aplanatischer Körper wirken. Von besonderer Wichtigkeit ist hierbei diejenige Verbindung aplanatischer Körper, durch die alle Strahlen eines Erregungszentrums nach einer Richtung gebrochen werden.

Die bezüglichen Einrichtungen können ihren Zweck für alle undulatorischen Naturvorgänge,, also auch für elektrische Wellen und für strahlende .Wärme, erfüllen.
In der Zeichnung stellt dar:

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Fig. ι einen Achsenschnitt durch einen aplanatischen Rotationskörper, der beiderseits von aplanatischen Flächen vierter Ordnung begrenzt ^! ist,

Fig. 2 einen Achsenschnitt durch einen aplanatischen Rotationskörper, dessen eine. Begrenzungsfläche eine einfache aplanatische Fläche vierter Ordnung ist, während die andere aus Zonen solcher Flächen besteht,

Fig. 3 einen Achsenschnitt durch eine aplanatische Verbindung von zwei aplanatischen Körpern derselben Art,

Fig. 4 und 5 zwei Achsenschnitte durch ein aplanatisches System, das alle Strahlen des Erregungszentrums nach einer Richtung bricht.

Zur näheren Beschreibung dieser Zeichnungen sei zunächst bezüglich der Fig. 1 bemerkt:

Der. Rotationskörper mit der Achse MCC ist sowohl innen als. außen von einer aplanatischen Fläche vierter Ordnung begrenzt, und zwar gehören zu der inneren Fläche · die aplanatischen Grundpunkte M- und C, zu der äußeren C und C. C ist das Erregungszentrum, d.h. es gehen von ihm Licht-, elektrische oder Wärmestrahlen aus. Jeder Strahl CA, der auf die innere Fläche auffällt, tritt bei A so in den Körper ein, als käme er von M, und bei B so aus dem Körper aus, als käme er von C. Die Konzentration der Strahlen ist also genau dieselbe, als wäre das Erregungszentrum in M und der Körper innen von einer bis an den Rand gehenden Kugelhaube begrenzt, die M als Mittelpunkt hat. Dieser

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Körper hat eine größere Dicke und damit eine stärkere Absorption der Strahlen als der soeben beschriebene.

In der Fig. 2 ist der Rotationskörper innen von einer einfachen aplanatischen Fläche vierter Ordnung mit den Grundpunkten M und C begrenzt, außen dagegen von vier Zonen aplanatischer Flächen, die alle die Grundpunkte C und C besitzen und untereinander durch Kegelmantel mit der gemeinschaftlichen Spitze M verbunden sind. Das Erregungszentrum ist wieder in C. Jeder Strahl C A, der auf die Fläche auffällt, tritt bei A so in den Körper ein, als käme er von M, und bei B so aus dem Körper aus, als käme er von C.

In Fig. 3 sind zwei aplanatische Rotationskörper mit gemeinschaftlicher Achse dargestellt. Der kleinere ist innen von einer Kugelhaube mit dem Mittelpunkt M und außen von einer aplanatischen Fläche vierter Ordnung mit den Grundpunkten M und C begrenzt. Der größere Körper ist in derselben Art begrenzt, aber zu der äußeren Fläche gehören die Grundpunkte C und C, und zu der inneren gehört der Mittelpunkt C. Von M gehen die Strahlen aus; die auf den inneren Körper fallenden treten ungebrochen ein und verlassen ihn so, als kämen sie von C. Sie gehen dann weiter ohne Brechung in den größeren Körper und treten so aus dem Körper aus, als » kämen sie von C. Die durch den ersten Körper bewirkte Konzentration wird also noch durch den zweiten verstärkt. Die inneren Flächen könnten übrigens, wie in Fig. 1 und 2, auch von der Art der äußeren sein.

Von besonderer Wichtigkeit ist die Verbindung von drei aplanatischen Körpern vierter Ordnung, wie sie durch Fig. 4 dargestellt wird. Als gemeinschaftlicher Brechungsexponent ist η = 2 angenommen worden, den z.B. nach einem bekannten Satz der elektromagnetischen Lichttheorie ein Körper von der Dielektrizitätskonstante 4 gegenüber elektrischen Wellen besitzt. Der kleinere von den drei Körpern ist durch eine vollständige Kugel mit dem Mittelpunkt M und dem Radius M C. = a ausgehöhlt. Seine äußere Fläche ist aplanatisch in bezug auf die Grundpunkte M und C und geht- durch C hindurch. Das Erregungs-Zentrum befindet sich in M. Alle von diesem Punkt ausgehenden Strahlen M A verlassen den Körper so, als kämen sie von C, und je näher ein Strahl der Geraden MC liegt, um so mehr nähert er sich nach der Brechung ■ 55 einer Tangente C R der äußeren Fläche in dem Punkte C. Innerhalb des Kegelmantels, der von sämtlichen Strahlen C R gebildet wird und eine Öffnung von 120 ° besitzt, befindet sich keine der gebrochenen Strahlen. Diese fallen nun auf den zweiten Körper senkrecht auf, weil er innen von einer Kugelhaube mit C als Mittelpunkt begrenzt ist. Nach der Brechung an der äußeren Fläche in B, die C und C als aplanatische Grundpunkte besitzt, divergieren sämtliche Strahlen aus dem Punkte C, und die Randstrahlen RS bilden jetzt nur noch einen Winkel von 60 ° mit der Achse. Der dritte Körper ist innen von einer Kugelhaube mit C als Mittelpunkt und außen von einem Rotationsellipsoid begrenzt, das den Punkt C als einen Brennpunkt und die Punkte S als Scheitelpunkte der Nebenachsen besitzt. Die von C divergierenden Strahlen treten in den dritten Körper ungebrochen ein und sind nach der Brechung an dem Ellipsoid in D alle parallel zur Achse. Durch die beschriebene Verbindung wird also erreicht, daß alle von M ausgehenden Strahlen nach einer Richtung konzentriert werden, was namentlich bei elektrischen Wellen von Bedeutung ist. Ist η = 2 oder > 2, so genügen drei Körper zur Konzentration der gesamten Strahlungsenergie nach einer Richtung. Wenn η < 2, so ist eine Verbindung von vier aplanatischen Körpern nötig.

Die drei aplanatischen Körper in Fig. 5 unterscheiden sich nur dadurch von denen in Fig. 4, daß die äußeren Flächen aus je drei aplanatischen Zonen vierter Ordnung bestehen. Ebenso wie diese Körper senden jene alle Strahlen des Erregungszentrums M go schließlich parallel zur Achse, gewähren aber den Vorteil, daß wegen der geringeren Dicke eine geringere Absorption stattfindet, und daß wegen der geringeren Höhe der drei Körper die Strahlen in einen Zylinderraum von kleinerem Querschnitt zusammengedrängt werden.

In den drei letzten Figuren sind die aplanatischen Körper vierter Ordnung durch Luft getrennt. Es kann natürlich auch die Zwischenschicht aus einem anderen brechbaren Stoffe bestehen, was dann eine andere Form des Systems bedingt. '

Jedem der bisher beschriebenen Rotationskörper entspricht ein zylinderförmiger Körper, dessen Querschnitt mit dem Achsenschnitt des Rotationskörpers übereinstimmt. Solche Körper finden zur Konzentration von Strahlen da Verwendung, wo die Energiequelle nicht als punktförmig ■ aufgefaßt werden kann, sondern sich längs einer Geraden ausdehnt.

Eine weitere unter Umständen braiichbare Form von aplanatischen Körpern erhält man, wenn man eine aplanatische Kurve vierter Ordnung um eine in ihrer Ebene liegende Gerade rotieren läßt, die in einem der beiden aplanatischen Punkte auf deren Verbindungsgeraden senkrecht steht.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i, Aplanatischer Körper nach Patent 208030, dadurch gekennzeichnet, daß die

   begrenzende Kugelfläche bzw. Zylinderfläche durch eine zweite aplanatische Fläche vierter Ordnung ersetzt wird.
2. 2. Apianatisches System, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der im Patent 208030 und im Anspruch 1 dieses Zusatzpatentes gekennzeichneten Körper unter sich oder zusammen mit aplanatischen. Körpern, die von Flächen zweiter Ordnung begrenzt sind, so verbunden werden, daß sie wie ein einziger aplanatischer Körper wirken.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.