DE455553C - Interferenzspektroskop - Google Patents

Description

• Interferenzspektroskop. Es ist bekannt, daß in den für die Zwecke des Unterrichts und der wissenschaftlichen und technischen Forschung dienenden Interferometern, Stufengittern und ähnlichen Apparaten die Schärfe der Interferenzstreifen um so größer ist, je größer das Reflexionsvermögen der vielfache Strahlen liefernden Flächen oder beim Stufengitter die Anzahl der beugenden Öffnungen ist. Dies kommt daher, daß die Schärfe in erster Linie durch die Anzahl der vielfachen Strahlen, welche miteinander interferieren, bedingt ist. Beispielsweise werden im Etalon von Fabry-Perot die vielfachen Strahlen dadurch erzeugt daß das Licht zwischen zwei durchsichtig versilberten ebenen Flächen, die jede auf einem besonderen Glas- oder Quarzstück angebracht und genau parallel gestellt sind, hin und her reflektiert wird, so daß nur ein kleiner Bruchteil des Lichts bei jeder Reflexion nach außen gelangt. Im Interferenzspektroskop nach L u m m e r - G e h r c k e werden unversilberte ebene Flächen, die zusammen eine einzige planparallele Platte aus Glas oder Quarz bilden, verwendet und das Licht dicht an der Totalreflexionsgrenze zur Erzeugung der vielfachen Strahlen benutzt.
• Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren, die Anzahl der miteinander interferierenden Strahlen zu erhöhen. Versuche haben die überraschende Tatsache ergeben, daß beispielsweise bei Hintereinanderstellung von drei Fabr_v-Perotschen Etalons unter gewissen, genau innezuhaltenden Justierbedingungen eine bedeutende Verschärfung der mit einem einzigen Etalon erhaltenen Interferenzringe eintritt. Notwendig ist dabei, daß die Justierung der drei Etalons so erfolgt, daß mindestens ein Interferenzmaximum durch Zusammenwirken der Maxima der einzelnen Etalons erzeugt wird. Diese Justierung geschieht ebenso, wie sie bei Anwendung von nur zwei reflektierenden Flächen beim Fabrv-Perotschen Etalon bekannt ist. Man stellt z. B. die reflektierenden Flächen zuerst roh einander parallel, wobei im Fernrohr ohne Okular beobachtet wird, und besorgt dann die Feinjustierung mit Hilfe der im Okular beobachteten Interferenzerscheinung, die auf möglichste Schärfe eingestellt wird. Es ergeben sich nach der Erfindung verschiedene neue Konstruktionen von Interferenzspektroskopen, die wegen der neuartigen Methode, die Anzahl der vielfachen interferierenden Strahlen zu erhöhen, alsMehrfach-Interferenzspektroskope bezeichnet werden können.
• In Abb. i der Zeichnung ist ein solcher Apparat z. B. in der Form von fünf aufeinandergelegten, planparallelen Glasplatten r.. von genau gleicher Dicke, die mit ihren Flächen alle einander parallel sind, dargestellt Die schraffierten Flächen b stellen durchsichtige Silberüberzüge vor, die sich z. B. mittels Kathodenzerstäubung herstellen lassen, während die nichtschraffierten Flächen blank sind. Durch staubfreies Aufeinanderlegen der Platten und Andrücken mittels einer geeigneten, in der Abbildung nicht gezeichneten Druckvorrichtung erhält man so einen Glasblock, der von fünf durchsichtigen parallelen Silberschichten durchsetzt ist und als Spezialfall eines Mehrfach-Interferenzspektroskops anzusehen ist; dieser Spezialfall kann kurz als Fünfebenenspektroskop, allgemein als Vielebenenspektroskop bezeichnet werden. Fällt das Licht der zu untersuchenden Lichtquelle, etwa einer Quecksilber- oder Neonlampe, auf den Glasblock (in Abb. i vcm oben in Richtung des Pfeils), so treten auf der anderen (unteren) Seite des Glasblocks eine große Zahl paralleler Lichtstrahlen auf, die untereinander genau den gleichen Gangunterschied oder ein ganzes Vielfaches dieses Gangunterschiedes haben. Es wurde festgestellt, daß außer der Zunahme der Stärke der Streifen Plattenfehler (sogenannte »Geister«) durch die Folge von hintereinandergeschalteten reflektierenden Silberflächen in dem Glasblock vernichtet werden.
• In Abb. 2 ist eine andere Konstruktion eines Vielebenenspektroskops wiedergegeben, bei welchem der Gangunterschied, also der Abstand der einzelnen Silberschichten b, nicht gleich ist. Dies hat den Vorteil, daß man mit der gleichen Zahl von durchlässigen Silberflächen ein höheres Auflösungsvermögen @erzielt, unter Beibehaltung des großen Dispersionsgebiets der- dünnsten Platte.
• Auf noch andere Weise entsteht ein solches Spektroskop, wenn man, wie in Abb. 3, etwa vier planparallele, blanke Glasplatten unter schiefem Winkel in den Strahlengang stellt. In dieser Anordnung empfiehlt es sich, zur Erhöhung der Lichtstärke ein Prisma auf die erste Platte zu kleben (Abb. d.), wie es bei dem bekannten Interferenzspektroskop von Lummer und Gehrcke der Fall ist; vg1. z. B. das Handbuch der physikalischen Optik, Band -- (Aufsatz: Feinstruktur von Dr. H a n -s en), Verlag Barth (Leipzig), i9--6.
• Statt der Glasplatten können auch Quarzplatten oder Gasschichten oder Vakuum oder eine Kombination verschiedener Plattenmaterialien verwendet werden. Die Luft-oder Vakuumschichten sind praktisch zu verwirklichen, indem eine Reihe von z. B. drei oder mehr dünnen, ebenen, durchsichtigen Metallfolien, wie man sie neuerdings in großer Vollkommenheit herstellen kann, parallel hintereinander anordnet. In Abb. 5 ist eine Anordnung aus kombinierten Glas- und Luftschichten dargestellt. a1 ist eine beiderseitig mit Silberflächen bi und b2 versehene Glasplatte, a2 ein Luftzwischenraum, a3 eine aus kombinierten Glas- und Luftschichten gebildete planparallele Platte mit den Silberflächen b3 und b4, die ihrerseits aus den Platten cl, c2 und c3 gebildet ist. Wichtig für die Justierung ist besonders, daß alle mitwirkenden vielfachen Strahlen mindestens ein Interferenzmaximum an genau der gleichen Stelle ergeben. Bei Luftschichten ist dies am einfachsten durch Regulierung des Luftdruckes zu erreichen.
• Es liegt nahe, durch Hinzufügung eines oder mehrerer Spiegel oder lichtbrechender Vorrichtungen das aus dem Interferenzspektroskop heraustretende Licht einmal und öfter durch den Apparat zu senden, um die Kosten für die notwendige, größere Anzahl von reflektierenden -Flächen herabzusetzen. Ferner liegt es nahe, ebenso wie man schon die planparallelen Platten durch andere, z. B. keilförmige oder sphärische Platten ersetzt hat, mit diesen Mitteln weitere Ausführungsformen von Mehrfach-Interferenzspektroskopen zu bilden. Ein aus lauter konzentrischen Kugelschalen zusammengesetzter Apparat würde ein Vielkugel- oder Schalenspektroskop sein.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Interferenzspektroskop, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei spiegelnde Flächen (b) derartig, z. B. parallel zueinander, angeordnet sind, daß die an zwei Flächen in bekannter Weise erfolgte Interferenzerscheinung mindestens in einem Interferenzmaximum verschärft ist.
2. 2. Interferenzspektroskop nach Anspruch:. i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Interferenzspektroskope bekannter Art hintereinander gesetzt sind.
3. 3. Interferenzspektroskop nach Anspruch r, --dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von mindestens drei einseitig versilberten, planparallelen Glas- oder (Quarzplatten durch möglichst staubfreies Aufeinanderlegen zu einem Stück vereinigt ist. q..
4. Interferenzspektroskop nach Anspruch r, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der die reflektierenden Flächen (b) begrenzenden Platten (a) durch eine oder mehrere Luft-, Gas- oder Vakuumschichten ersetzt sind.
5. 5. Interferenzspektroskop nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere parallel zueinander gefügte reflektierende Flächen Zwischenräume haben, die zum Teil aus einem festen, zum Teil aus einem gasförmigen Körper bestehen.
6. 6. Interferenzspektroskop nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den reflektierenden Flächen (b) liegenden Schichten (a) verschiedene Dicken, haben.