DE3035025A1

DE3035025A1 - Depolarisator

Info

Publication number: DE3035025A1
Application number: DE19803035025
Authority: DE
Inventors: Joachim DDR 6902 Jena-Lobeda Bergner
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1981-04-09
Also published as: GB2088078A; DD146347A1; SU1083146A1

Description

Depolarisator

Der achromatische Depolarisator dient in Polarisationsmikroskopen, Photometern und anderen optischen Geräten dazu, das von der verwendeten Lichtquelle, den eingebauten Strahlenteilungsoder Umlenksystemen partiell polarisiertes Licht in natürliches Licht ohne Torzugsschwingungsrichtung und ohne Periodizität des Schwingungsvorganges umzuwandeln. Damit wird die Voraussetzung geschaffen, mit solchen Geräten an 'optisch anisotropen Substanzen die reinen Absorptions- bzw. Reflexionsverhältnisse zu untersuchen und in rationeller Weise quantitativ zu erfassen.

Die Kotwendigkeit zur weitgehenden Depolarisation des in optischen Geräten zur Beleuchtung der zu untersuchenden Substanzen dienenden Lichtes liegt speziell in. solchen Pällen vor, wo zur Charakterisierung dieser Substanzen das objektiv gemessene Absorptions- bzw* Reflexionsvermögen verwendet wird. Bei anisotropen Substanzen sind diese Stoffkennzahlen im allgemeinen richtungsabhängig und variieren zusätzlich mit der Schwingungsform des einfallenden Lichtes. Zum Messen des linearen bzw. zirkulären-Dichroismus oder der Bireflexion an ortsunveränderliehen Objekten ist es notwendig, den apparativ bedingten Polarisationszustand des Lichtes aufzuheben, da dieser als systematischer Fehler in die Messung eingeht. Der Polarisationsgrad der Einrichtung, gekennzeichnet durch die Größe

¹Z/ ^+I ₊

muß gegen-KuIl gehen. Dies wird bei bekannten Einrichtungen zum Beispiel dadurch erreicht, daß dem Objekt, eine Viertelwellenlängenplatte vorgeschaltet und damit zirkulär polarisiertes Licht erhalten wird, bei dem die azimutabhängige Intensität I hinter dem gegenüber der einfallenden Schwingung gedrehten Polar stets gleich bleibt. Damit wird auch Iz₇ = I und P=O. '

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Der Kacirfceil einer solchen !einrichtung bestellt darin, daß sie nur xoonocliromatisch arbeitet, in Extremfall sogar monochromatische Strahlung sehr geringer Halbwertsbreite benötigt wird und daß der rotierende Polar nur zwischen Viertelwellenlängenplatten und Objekt, nicht aber hinter diesem angeordnet werden iiSExl.

j_ane weitere bekannt gewordene Vorrichtung benutzt die Kombination von je einejii Prisma aus rechtsdrehendem und linksdrehendem Quarz, die so in ien Strahlengang der-optischen Einrichtung gebracht wird, daß deren optische Achse mit den optischen Kristallachsen der Quarsprismen zusammenfällt, leben dem wiederum auftretenden Kachteil der monochromatischen Anwendung ist diese Anordnung auf relativ eng begrenzte Parallelstrahlenbündel beschränkt, nachteilig ist weiterhin, daß in einem Objektfeld endlicher Dimension der Schwingungszustand des beleuchtenden Lichtes in Richtung des Keiles für eine gegebene beliebig gelegte Schnittlinie periodisch variiert, senkrecht hierzu jedoch konstant bleibt .

In einer weiteren bekannt gewordenen Vorrichtung werden zwei elektrooptisch^ Kristalle verwendet, an denen unterschiedliche Spannungen so angelegt wurden, daß in der einen Platte der Gangunterschied periodisch zwischen 0 und 27Γ, in der anderen zwischen 0 u.nd 4*/Γ variiert und die erzeugte Schwlngungsrichtungen einen Winkel von 45 miteinander bilden. Variation der Gangunterschiede läuft dabei in einer Zeit ab, die klein ist gegenüber der ließzeit. lieben dieser Beschränkung hat die genannte aufwendige Einrichtung wiederum den ITachteil, daß sie nur für monochromatische und nur für parallelstrahlige Lichtbündel geeignet ist.

Demgegenüber ist der ebenfalls bekannte, -für größere Spektralbereiche vorgesehene Lyot-Depolarisator nicht mit monochromatischem Licht benutzbar. Dieser Depolarisator besteht aus 2 Quarzplatten, die parallel zur optischen Achse geschnitten sind und deren Achsen einen Winkel von 45° miteinander bilden, die Plattendicken verhalten sich wie 1:2.

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Ziel der Erfindung ist es, ein optisches Bauelement anzugeben, welches partiell oder völlig polarisierte Strahlung in eine solche mit einem Polarisationsgrad von angenähert liull umwandelt, für das gesamte sichtbare Spektrum sowohl monociiromati-■ scher als auch als polychromatischer Depolarisator eingesetzt werden kann, die depolarisierende Wirkung auch für Strahlenbündel endlicher numerischer Apertur aufweist, ohne aufwendige kristalloptische und elektrische Systeme auskommt Lind die Anordnung rotierender Polare sowohl vor.als auch hinter dem Untersuchungsobjekt gestattet.

Die Aufgabe wird erfindungsgeinäß dadurch gelöst, daß mit Hilfe eines optischen Bauelements der Schwingungszustand des einfallenden linear oder elliptisch polarisierten Lichtbündais so verändert wird, daß die ursprünglich über den Bündelquerschnitt gleich orientierte 3chwingungsrichtung in eine endliche Vielzahl von unterschiedlichen Schwingungsriehtungen umgewandelt wird, wobei diese Richtungen sich über ein Azimut von 180° statistisch weitgehend homogen verteilen. Hierzu enthält besagtes optisches Bauelement auf die. Bündelapertur in Große ΐιηά Anzahl abgestimmte anisotrope Partikeln, die so ausgebildet sind, daß sie das in sie eintretende Partialbündel in zwei Teilkomponenten mit einem Gangunters chi ed von vorzugsweise η. Λ/2 aufspalten, wobei die Hauptschwingungsrichtungen dieser Teilkomponenten gleichmäßig über einen Winkelbereich von 180° verteilt sind. Die Partikeln sind in einem Medium eingebettet, dessen Brechzahl dem mittleren Brechungsindex des verwendeten anisotropen Mediums entspricht, wobei Streueffekte weitgehend unterdrückt werden. Eine besonders vorteilhafte, weil polychromatisch und bei beliebigen monochromatischen Yiellenlängen einsetzbare Losung liegt darin, daß der mittlere Brechungsindex des verwendeten anisotropen Mediums die gleiche Dispersion

v =

¹¹F -

besitzen wie das Einbettungsmedium.

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ϊ/ird ein solches optisches Bauelement in der Üintrittspupille eines Polarisationsmikroskops angeordnet, so wird jeder Punkt im Dingfeld dieses Polarisationsmikroskops mit Lichtwellen unterschiedlicher Schwingungsrichtung beleuchtet, die in ihrer Gesamtheit dem charakteristischen Schwingungszustand von natürlichem Licht entsprechen.

Geeignete Ausführungsformen des achromatischen Depolarisator nach dem genannten Prinzip verwenden als anisotx-ope Partikeln iiristallkörner, die in einer kristalloptisch vororientierten Lage zwischen durchsichtigen Trägerplatten in einer Flüssigkeit oder einem aushärtenden Kitt eingebettet oder in einer plastisch unter Druck verformbaren durchsichtigen Substanz eingepreßt oder in einem Glaskörper eingeschmolzen sind. In einer weiteren Ausführungsform werden die anisotropen Partikeln durch ein Kristallaggregat mit sphärolithischer Struktur gebildet, wobei die Sphärolithen sowohl aus anorganischen kristallen als auch aus organischen Hochplymeren bestehen können, üine Abart dieser Ausführungsform bildet ein sphärolithischer Einkristall von solcher Größe, daß er die Pläche der durchsichtigen Trägerplatten bedeckt.

Lie -Drfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. ^s stellen dar:

Pig. 1 ein optisches Bauelement mit Eristallkörnern als anisotrope Partikeln,

Pig. 2 ein optisches Bauelement mit einem Kristallaggregat mit sphärolithischer Struktur.

In jj'ig. 1 sind zwischen Glasplatten 1 und 2 liristallkörner 3₅ deren optische Achsen 4 zwischen O und 180 in der Ebene des Depolarisators orientiert sind, in einem optisch isotropen Medium 5 eingebettet.

In Pig, 2 befindet sich zwischen Glasplatten 6 und 7 eine Schicht 8, die aus Partikeln mit sphärolithischer Struktur 9 besteht und deren Struktur elemente 1.0 radial angeordnet sind.

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Claims

Pa tentanspruch:

1. Depolarisator zur Aufhebung des Polarisatxonszustandes monochromatischer oder polyehromatischer Lichtstrahlung, dadurch _oekennseichnet, daß das optische Bauelement aus einer Yielzahl unterschiedlich orientierter anisotroper Partikeln(3) besteht, deren Schwingungsrichtungen sich nahezu gleichmäßig über ein Azimut von 180 verteilen.

2. Depolarisator nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke und die Doppelbrechung des S'inzelkorns so gewählt ist, daß das Produkt n. 7t/2 beträgt.

3· Depolarisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als anisotrope Partikeln Kristallkörner vorzugsweise mit kristalloptischer Vororientierung ein einer optisch wirksamen Sinbettung (5) verwendet werden.

4-Depolarisator nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des optisch wirksamen Einbettmittels gleich dem mittleren Brechungsindex der anisotropen Partikeln ist.

5· Depolarisator nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion des mittleren Brechungsindex der anisotropen Partikeln und des Binbettmittels charakterisiert, durch die Abbe'sehe Zahl y", gleich sind oder innerhalb einer Toleranzbreite von -1.0 liegen.

6. Depolarisator nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet-, daß die anisotropen Partikeln in einen Glaskörper eingeschmolzen sind.

7. Depolarisator nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß als anisotrope Partikeln anorganische oder organische Kristalle mit sphärolithischer Struktur (9) eingesetzt: werden.

8. Depolarisator nach Anspruch 1 und 7,dadurch gekennzeichnet, daß als anisotrope Partikeln Strukturelemente eines sphärolithischen Einkristalls verwendet werden.

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