-
Mikroskop. Es ist eine bekannte Folgerung aus der von A b b e gegebenen
Erklärung der Bilderzeugung im Mikroskop, daß das Vorhandensein von Objekten, deren
lineares Ausmaß die Wellenlänge des zu ihrer Beleuchtung verwendeten Lichtes nicht
erreicht, zwar noch nachgewiesen werden kann, daß die Abbildung solcher Objekte
jedoch dem Objekte selbst nicht mehr ähnlich ist. Es scheint deshalb unmöglich,
auf Grund von Messungen am Bilde Schlüsse auf die Größe der Objekte ziehen zu können.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei astronomischen Beobachtungen von Fixsternen,
deren Bilder im Fernröhre unter einem Sehwinkel erscheinen, der kleiner als das
Winkelmaß der menschlichen Sehschärfe ist. Mit Hilfe einer vor dem Objektive eines
Fernrohrs angebrachten, mit zwei schlitzartigen Offnungen versehenen Blende mit
veränderlichem gegenseitigen Abstand der Blendenöffnungen ist es M i c h e 1 s o
n gelungen, die Messung des Winkeldurchmessers solcher Fixsterne nach einem auf
den Gesetzen der Interferenz beruhenden Verfahren möglich zu machen. Gehrke hat
vermutet, daß die Anwendung des Iffichelsonschen Verfahrens, welches übrigens die
schon früher von F i z e a u ausgesprochenen Vermutungen bestätigt, auf das Mikroskop
möglich sei.
-
Der Erfindung liegt die Anwendung dieses Verfahrens auf das Mikroskop
zugrunde, und sie gestattet Messungen an Objekten sowohl des mikroskopischen als
auch des ultramikroskopischen Gebietes auszuführen. Es gelingt nämlich, Interferenzerscheinungen
selbstteuchtender oder abgebeugtes Licht aussendender mikroskopischer Teilchen zu
erzeugen, die denen des Michelsonschen Versuches entsprechen, indem man den Gang
der Abbildungsstrahlen im Mikroskop bis auf die Flächen zweier Blendenöffnungen
abblendet, die in einer zur optischen Achse des Mikroskops senkrechten, zwischen
dem Objektiv und der Bildebene gelegenen Ebene oder in einer zu einer solchen optisch
konjugierten Ebene liegen und deren gegenseitiger Abstand- veränderlich ist. Der
Winkeldurchmesser der Teilchen ist dann eine Funktion der Wellenlänge des von den
Teilchen ausgestrählten Lichtes und des gegenseitigen Minenabstandes der beiden
Blendenöfinungen bei derjenigen Lage dieser Öffnungen zueinander, bei welcher die
Interferenzerscheinungen verschwinden.
-
Die für die Veränderung des Abstandes der Blendemnitten zur Verfügung
stehende Strecke, die im Höchstfalle dem Durchmesser der hinteren Öffnung des Mikroskopobjektivs
entsprechen würde, erweist sich als zu klein für Messungen im ultramikroskopischen
Gebiete. Will man auch dieses Gebiet mit umfassen, dann ist es nötig, daß die Entfernung
der Blendenmitten voneinander das Maß des Durchmessers der Objektivöffnung überschreiten
kann. Man bedient sich deshalb spiegelnder Flächen, mit deren Hilfe man
ähnlich
"vie bei der Michelsonschen Versuchsanordnung die von den Blendenöffnungen herausgesonderten
Teilbüschel der Abbildungsstrahlen verlegt. Dabei hat es auf die Wirkung keinen
Einfluß, ob die Blendenöffnungen selbst oder nur ihre Bilder verschieblich sind.
Es ergibt sich ein zweckentsprechender Aufbau des Mikroskops, wenn man eiflndungsgemäß
den die Blendenöffnungen durchsetzenden Gang der Abbildungsstrahlen telezentrisch
macht. Wendet man außerdem einteilige oder mehrteilige reflektierende Glieder an,
die, die durch die Blendenöffnungen herausgesonderten Teilstrählenbüschel so ablenken,
daß diese Büschel untereinander parallel bleiben, dann erreicht man den Vorteil,
daß man die reflektierenden Glieder ganz oder zum Teil der veränderlichen Lage der
Blendenöffnungen jeweils anpassen, also verschieblich machen kann, ohne mit solchen
Verschiebungen die Lage der Mikroskopbildebene zu beeinflussen.
-
Will man davon absehen, Mikroskopobjektive herzustellen, die in bezug
auf ihren vorderen Brennpunkt aplanatisch sind, dann kann man bekanntlich den im
.allgemeinen bei :Mikroskopen nicht üblichen telezentrischen Strahlengang dadurch
erzielen, daß man. die aus dem Objektiv austretenden konvergierenden Abbildungsstrahlen
vor ihrer Vereinigung in der Bildebene in ein zerstreuendes Linsensystem eintreten
läßt, dessen Brennweite so gewählt sein muß, daß die Strahlenvereinigung nunmehr
erst in sehr großer Entfernung stattfindet. Zur Betrachtung dieses Bildes ist dann
das übliche Okular durch ein Fernrohrobjektiv zu einem auf :große Entfernung eingestellten
Fernrohre zu ergänzen, während die. Blendenöffnungen nebst den reflektierenden Gliedern
zwischen dem zerstreuenden Linsensystem und dem Fernrohrobjektiv anzuordnen sind.
Die Lage der Blendenöffnungen gegenüber den reflektierenden Gliedern ist im übrigen
beliebig. Der Aufbau des Mikroskops wird besonders einfach, wenn man die BIendenöffnungen
so mit j e einem der reflektierenden Glieder verbindet, daß diese Glieder an den
durch die Veränderungen des Abstandes bedingten Verschiebungen der Blendenöffnungen
teihiehmen.
-
Als reflektierende Glieder können :ebene Spiegel oder Spiegelprismen
Verwendung finden. Es liegt nahe, ihre Anordnung beispielsweise so zu treffen, daß
die das zerstreuende Linsensystem verlassenden Abbildungsstrahlenbüschel von zwei
Teilgliedern in einander entgegengesetztem Sinne von der optischen Mikroskopachse
weggebrochen und von zwei weiteren Teilgliedern in unbere@nander parallele -Richtungen
abgelenkt werden. Diese Anordnung bedingt jedoch, daß die Lichtaustrittsflächen
der letztgenannten Teilglieder immer einen größeren Abstand voneinander haben als
die Lichteintrittsflächen der erstgenannten Teilglieder, wodurch der Meßbereich
der Vorrichtung in unerwünschter Weise beschränkt wird. Diese Beschränkung des Meßbereichs
kann bei Anwendung mehrteiliger reflektierender Glieder dadurch beseitigt werden,
daß man zusätzliche reflektierende Urlieder vorsieht, die die Richtung der reflektierten
Teilbüschel zwischen den Teilgliedern umkehren. Im entgegengesetzten Sinne wird
der Meßbereich der Vorrichtung durch die Größe der Öffnung des Fernrohrobjektivs
beschränkt, wobei zu beachten ist, daß die Lage der etwa angewandten zusätzlichen
reflektierenden Glieder so gewählt sein muß, daß diese Glieder die freie Öffnung
des Fernrohrobjektivs nicht beschneiden.
-
In der Zeichnung sind drei Beispiele des neuen Mikroskops dargestellt.
A;bb. i zeigt im Aufriß., teilnveise im Mittelschnitt, den Tubus eines solchen Mikroskops,
während Abb. 2 im Seitenriß einen Mittelschnitt durch den die reflektierenden Glieder
enthaltenden Teil des Tubus darstellt. In Abb.3 ist schematisch die Anordnung eines
zweiten Beispiels angegeben, welche die Ausnutzung des gesamten Qbjektivdurehmessers
für die Messungen gestattet. Abb. q. zeigt gleichfalls schematisch als drittes Beispiel
die Anwendung der Erfindung bei einem Mikroskop mit geknicktem Abbildungsstrahlengange.
-
Im ersten Beispiel (Abb. i und -) ist ein Mikroskoptubus a mit einer-Schlittenführung
a1 versehen, in die -ein Schlitten b1 @eingeschohen ist, der einen Stutzen b trägt.
Der Stutzen b, der die Fassung eines Fernrohrobj.ektivs c bildet, ist mit einem
Prismengehäuse d verschraubt, welches wiederum einen Stutzend' trägt, der die Fassung
einer zerstreuenden Linse e bildet und zur Aufnahme ,eines Mikroskopobjektivs f
bestimmt ist. Die hintere freie Öffnung der Linse e ist bis auf eine rechtwinklige
Aussparung d2 lichtundurchlässig verdeckt. Über der Aussparung d2 sitzen zwei gleichschenklig-rechtwinklige
Spiegelprismengl und 'hl, denen gegenüber zwei gleiche Prismen g2 und 'h2 an zwei
Schlittenil und i' befestigt sind, die am Stutzen b geführt und mittels einer Spindel
h mit rechtsgängigem und linksgängigem Gewinde verschieblich sind. Zur Betätigung-
der Spindel h dient ein Triebknopf L, wobei die jeweiligen Abstände der Mitten der
Lichtaustrins$ächen der Prismen g2 und. h2 von. einem Zeiger an an einer
Teilung h angezeigt werden. Die Fassungen dieser Prismen g2 und k2 spnd als Blenden
ausgebildet, :deren vor der Mitte der Lichtaustrittsflächen liegende Blendenöffnungen
mit o
und lt bezeichnet sind. Zur Vervollständigung der optischen
Ausrüstung des Mikroskops dient ein Okular g.
-
Soll mit dem Mikroskop der Durchmesser mikroskopischer oder ultramikroskopischer
Teilchen bestimmt werden, dann stellt man diese Teilchen in bekannter Weise so ein,
daß sie in der Mikroskopbildebene abgebildet werden und mit dem Okulare betrachtet
werden können. Die Abbildung solcher Teilchen bei beliebiger Stellung der Prismen
g' und h` wird jedoch im allgemeinen nicht das gewohnte Bild leuchtender Punkte
ergeben, sondern Bänder, die aus Interferenzstreifen zusammengesetzt sind. Nunmehr
verstellt man die Prismen g= und h= mit den Blendenöffnungen:o und p so lange durch
Drehen der Spindel k mittels des Triebknopfes 1, bis die Interferenzerscheinungen
verschwinden und die Bilder als gleichmäßig beleuchtete Bänder erscheinen. Die bei
dieser Einstellung vom Zeiger nt an der Teilung n angezeigten Werte dienen
dann zur Berechnung des Durchmessers der beobachteten Teilchen.
-
Im zweiten Beispiele (Abb. 3) sind in dem zwischen einer zerstreuenden
Linse e und einem Fernrohrobjektiv c befindliche Teile des Bildraumes eines Mikroskops,
welches im übrigen dem Mikroskop --des ersten Beispiels gleich zu denken ist, zwei
Prismen g1 und hl angebracht. Diese Prismen sind mit einer Blende r ausgerüstet,
deren Blendenöffnungen s und t ungefähr vor der Mitte der Licht= eintrittsöffnungen
der Prismen liegen. Die Richtung der aus den Prismen g1 und ftl austretenden Abbildungsstrahlen
wird durch zwei 5piegelprisniena und v mit je zwei reflektierenden Flächen umgekehrt
und durch zwei gleichschenklig rechtwinklige Prismen g3 und lt-' wiederum in die
Richtung der optischen Mikroskopachse abgelenkt. Die Prismen g3 und fL' sind durch
eine Einrichtung, wie sie beim ersten Beispiel beschrieben wurde, v erscllieblich
zu denken, und die von ihnen erzeugten Bilder der Blendenöffnungen s und; t sind
mit ihnen verschieblich.
-
Die Handhabung des als zweites Beispiel dargestellten Mikroskops entspricht
der des ersten Beispiels. Es ist ersichtlich, daß hierbei die Bilder der Blendenöffnungen
s und t auf einen kleineren Abstand als die BLendenöffnungen o und fr im ersten
Beispiel gebracht werden können, daß also der Meßbereich im mikroskopischen Gebiete
größer ist.
-
Im dritten Beispiele (A,bb. q.) ist der Strahlengang in dem zwischen
der zerstreuenden Linse e und dem Fernrohrobjektiv c" befindlichen Raume des Mikroskops
gebrochen. Zu diesem Zwecke sind zwei Pentagonalprismen tv und x vorgesehen, die
die Richtung des einfallenden Hauptstrahles um einen rechten Winkel ablenken. Das
Prisma u, ist in Richtung -des einfallenden Hauptstrahles beweglich und mit einer
Blende ausgerüstet, deren Blendenöffnung, die mit y bezeichnet ist, in einer Ebene
mit einer vor der Lichtaustrittsöffnung des Prismas x befindlichen Blendenöffnung
z liegt. Die Handhabung des Mikroskops entspricht der der früheren Beispiele mit
dem Unterschiede, daß bei Veränderungen des Abstandes der Blendenöffnungen voneinander
eine derselben, die Blendenöffnung z, ihre Lage nicht ändert. Demzufolge hat man
bei diesem Beispiele die Fehler in Kauf zu nehmen, die wegen der Benutzung nicht
symmetrischer Zonen des Objektivs c bei der außerordentlich großen Empfindlichkeit
der Vorrichtung immer in Erscheinung treten und die man durch symmetrische Anordnung
der Blenden zur optischen Achse des- Objektivs c vermeiden kann.