DE587326C - Interferenzrefraktometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft optische Interferenzrefraktometer, und zwar solche, bei denen das Primärlichtbündel mittels eines Schlitzes, Doppelspaltes o. dgl. in zwei oder mehr Teile zerlegt wird, wie beispielsweise beim Rayleigh-Interferometer. Die Erfindung ist, wie vorausgeschickt sei, bei Jamin- oder Michelson-Interferometern, bei welchen der Lichtstrahl durch teilweise Reflektion in zwei oder

ίο mehrere Strahlen zerlegt wird, nicht anwendbar, weil bei diesen das im- folgenden noch zu •erörternde Gesetz von der Abhängigkeit der Lichtintensität vom Abstand der vom Primärstrahlbündel abgeleiteten Teilstrahlbüschel keine Geltung hat.

Beim Rayleigh-Interferometer ist nämlich gegenüber einer Lichtquelle eine schmale Kollimatoröffnung vorgesehen, auf die ein Achromat zur Erzielung eines parallelen Lichtbündels und hinter diesem zwei schlitzförmige Öffnungen folgen, um zwei getrennte parallele Strahlenbüschel durch die Gaskammern o. dgl. des Interferometers dringen zu lassen. Es läßt sich beweisen, daß die zulässige Breite der Kollimatoröffnung bei einem gegebenen Grad der Sichtbarkeit oder Klarheit des Interferenzbandes bei sonst gleichbleibender apparativer Anordnung proportional dem Quotienten aus Wellenlänge und Abstand der Doppelschlitze des Rayleigh-Instrumentes ist. Unter Abstand ist hier die Entfernung zwischen entsprechenden Punkten der beiden Spaltöffnungen verstanden.

Wenn die Breite der Kollimatoröffnung dem Betrag

0.715 · Wellenlänge
Abstand der Doppelschlitze

entspricht, verschwinden die Streifen. Es. muß daher in der Regel eine Öffnung verwendet werden, die einen Bruchteil dieses Wertes beträgt. Infolgedessen kann sehr wenig Licht in das Instrument eintreten, so daß dieses imallgemeinen nur bei weißem Licht und bei den hellsten Spektrallinien verwendet werden kann.

Die Erfindung zielt zunächst auf eine Erhöhung der Lichtstärke des beobachteten Interferenzbildes hin und ist bei solchen Interferometern anwendbar, bei denen das Lichtbündel der primären Lichtquelle zwecks Erzeugung einer Mehrzahl von Parallelbüscheln durch Doppelspalte oder ähnliche Einrichtungen unterteilt wird. Die Erfindung besteht darin, daß mindestens eines der parallelen Strahlenbüschel in bezug auf die anderen Strahlenbüschel zur Vergrößerung ihres gegenseitigen Abstandes seitlich verlagert wird.

Bei einer bevorzugten Aus füh rungs form der Erfindung werden die Strahlenbüschel von nebeneinanderliegenden Mittelteilen des primären Lichtbündels abgeleitet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird an Stelle eines Doppelspaltes, den das Rayleigh-Instrument gewöhnlich besitzt, ein Spalt mit einer einzigen öffnung und ein Albrecht-Rhombus oder ein ähnlicher bekannter

to optischer Strahlenteiler verwendet, welche geeignet sind, das einzige resultierende Strahlenbündel in die erforderliche Anzahl voneinander unabhängiger Strahlenbüschel zu zerlegen. An Stelle von Albrecht-Rhomben können die verschiedensten anderen bekannten Vorrichtungen zur Ablenkung von Lichtstrahlen verwendet werden, wie sie vielfach in der Photometrie in Gebrauch sind, beispielsweise Doppelspiegel, Bi-Platten oder die in Entfernungsmessern verwendeten Strahlenteiler.

Wenn das Licht der nebeneinanderliegenden mittleren Teile des Lichtbündels und nicht dasjenige aus dem üblichen Rayleigh-Doppelspalt gewählt wird, kann die Breite des Kollimatorspaltes ohne Verminderung der Sichtbarkeit und Klarheit des Interferenzbildes beträchtlich vergrößert werden.

Die übliche Breite der Doppelschlitze beträgt bei den Rayleigh-Instrumenten 4 mm bei einer gegenseitigen Entfernung von 12 mm. Wenn man gemäß der Erfindung eine einzige öffnung mit einer Gesamtbreite von 8 mm verwendet, so kann man, wie festgestellt wurde, die Breite der primären Kollimatoröffnung bei gleicher Sichtbarkeit der Streifen dreimal so groß machen. Experimentell ist ermittelt worden, daß die Lichtausbeute bei Verwendung eines geeigneten Albrecht-Rhombus ungefähr die sechsfache der übliehen Anordnung ist.

Der Abstand der Interferenzstreifen im beobachteten Bild ist von dem Abstand der Strahlenbüschel abhängig, die auf das Objektiv des Beobachtungsfernrohrs fallen. Beträgt der Abstand wie beim Ravleig'h-Instrument ungefähr 12 mm, so erscheinen die Streifen derart dünn und dicht nebeneinanderliegend, daß man sie durch ein Zylinderlinsenokular mit äußerst kurzer Brennweite beobachten muß, um sie hinreichend voneinander unterscheiden zu können.

Ein besonders wichtiger Bestandteil der Erfindung liegt in der Verwendung eines zweiten Albrecht-Rhombus oder eines ähnliehen optischen Aggregates, das dem ersten ähnlich ist und die beiden Strahlenbüschel kurz bevor sie in das Beobachtungsfernrohr fallen, wieder vereinigt bzw. einander nähert. Es sei betont, daß es nicht in allen Fällen erforderlich ist, daß die vorher getrennten Strahlenbüschel nachträglich wieder einander mehr oder weniger genähert werden. In dem oben besprochenen Sonderfall, bei dem die Breite des Primärspaltes dreimal so groß gemacht wurde, wird der Abstand der Streifen verdreifacht; die Brennweite des Zylinderlinsenokulars kann dann ebenfalls um das Dreifache vergrößert werden, um dementsprechende Bilder zu erhalten.

Die Gesamtzahl der sichtbaren Streifen wird bei Anwendung der Erfindung auf zwei oder drei verringert; bei einem festen Primärspalt beträgt die Zunahme der Beleuchtungsstärke ungefähr das Sechsfache, weil die Zurückverlagerung der Strahlenbüschel derart erfolgt, daß sie vor dem Fernrohr nahe beieinanderliegen. Die Helligkeit der Streifen nimmt 30- bis 5omal zu, wenn die Strahlenbüschel von nahe beieinanderliegenden Teilen des Primärlichtbündels am Kollimator gewählt werden, und wenn sie gleichzeitig vor dem Fernrohr einander stark genähert werden.

In der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen von Interferometern gemaß der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Fig. ι einen Grundriß und
Fig. 2 die Seitenansicht einer Ausführungsform, '

Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsformen im Grundriß und

Fig. 5 ein Interferometer in Seitenansicht, das dem in Fig. 2 gezeigten ähnlich und in an sich bekannter Weise direkt mit einem Spektrometer verbunden ist. Diese Anordnung ist wegen der hohen Beleuchtungsstärke des Interferometers nach der Erfindung ohne weiteres möglich.

Bei dem Interferometer gemäß Fig. 1 und 2 gelangt das Licht durch die schmale vertikale Öffnung 10 eines Kollimatorspaltes zu einer achromatischen Linsen, hinter der sich ein Spalt 12 mit einer einzigen vertikalen Öffnung befindet. Hinter dem Spalt 12 sind zwei identische Rhomben 13 und 14 derart angeordnet, daß der Primärstrahl durch sie in zwei gleiche Teile geteilt wird, die beim Eintritt in die Rhomben längs den parallelen Seiten derselben in entgegengesetzten Richtungen abgelenkt und sodann beim Austritt durch die äußeren Begrenzungsflächen der Rhomben wieder zueinander parallel gerichtet werden, um weiter durch die mit Gas o. dgl. gefüllten Kammern 15, 16 zu dringen. Nachdem die so geteilten und versetzten Strahlenbüschel noch durch die in der Zeichnung nicht dargestellten Kompensationsplatten gegangen sind, gelangen sie zum Beobachtungsfernrohr 19, 20. Vorzugsweise läßt man sie nahe beieinanderliegend in das Fernrohr eintreten. Deshalb werden bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung zwei weitere, den Rhom-

ben-ι 3 und 14 ähnliche Albrecht-Rhomben 17 und 18 verwendet, die die beiden Strahlenbüschel wieder derart vereinigen, daß sie nahe nebeneinanderliegend durch die Objektivlinse 19 zu dem Zylinderlinsenokular 20 ' des Fernrohres gelangen.

Am Kollimatorende und gegebenenfalls auch vor dem Beobachtungsfernrohr des Instrumentes können beliebige andere Anordnungen von Rhomben oder gleich wirkenden optischen Strahlenteilern verwendet werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist beispielsweise ein einziger Albrecht-Rhombus 23 derart symmetrisch zum Spalt angeordnet, daß seine eine spitze Kante in der Mitte des vom Spalt 12 kommenden Hauptstrahles liegt. Es werden daher die dadurch gebildeten beiden Teile des Hauptstrahles in Richtungen total, reflektiert, welche zu den an der ihnen zugewandten Kante zusammenstoßenden Rhombenflächen parallel verlaufen, so daß sie beim Austritt aus dem Strahlenteiler zwei parallele Strahlenbüschel bilden, die durch die Gaskammern 15 und 16 gehen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, kann ein ähnlicher Albrecht-Rhombus 24 zur Wiedervereinigung der parallelen Strahlenbüschel dienen, so daß sie im Fernrohr wieder nebeneinanderliegend beobachtet werden können.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem einzigen Rhombus 30 dargestellt, der nur die eine Hälfte des durch den Spalt 12 gehenden primären Strahl verlagert. Der andere Teil des Primärstrahles läuft ungehindert weiter, so daß zwei gegeneinander versetzte Parallelbüschel vorhanden sind, die die Gaskammern 15 und 16 durchdringen. Das nicht abgelenkte Strahlenbüschel wird nach Verlassen der Gaskammer 16 mittels eines zweiten, dem Rhombus 30 ähnlichen Rhombus 31 derart versetzt, daß es unmittelbar neben das Strahlenbüschel zu liegen kommt^ das durch die Gaskammer 15 gegangen ist.

Infolge des beträchtlichen Gewinnes an Beleuchtungsstärke, der bei einem Interferometer gemäß der Erfindung erzielt wird, ist es möglich, mit dem Interferometer in an sich bekannter Weise direkt ein Spektrometer zu verbinden. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt. Das Zylinderlinsenokular ist dann entbehrlich. Die Streifen werden auf den vertikalen Spalt 41 des Spektrometers abgebildet, durch eine Linse 42 auf ein Prisma 43 geworfen und mittels einer Kamera 44 photographiert.

Eine schwache zylindrische Linse 45 dient dazu, ein Bild der Kante der gebräuchlichen, in der Zeichnung nicht dargestellten Richtplatte (Hilfsplatte zum Heranbringen der Nullpunktinterferenz an die zu beobachtende Interferenzerscheinung) in die Ebene der Streifen zu bringen. Da die Achse dieser Linse einen rechten Winkel mit der Richfung der Streifen bildet, so übt sie auf deren Lage keinen Einfluß aus; sie dient nur dazu, die Streifen der unteren und oberen Hälfte des Interferometers in bekannter Weise zu trennen.

Es können Vorrichtungen vorgesehen sein, um das Prisma oder die Kamera zu drehen. Das Prisma 43 kann auch am Kollimatorende des Interferometers angeordnet sein; es kann sich auch direkt hinter den Albrecht-Rhomben 17, 18 befinden, so daß dann alle Linsen 19, 20 und 42 überflüssig sind.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch vorteilhaft beim gewöhnlichen Rayleigh-Interferometer mit Doppelspalt oder bei anderen bekannten Interferometeranordnungen, die auf diesem Prinzip beruhen, Verwendung finden kann. Die in einem solchen Instrument erzeugten parallelen Lichtstrahlen können nach der Erfindung zur Vergrößerung ihres Abstandes seitlich verlagert und gegebenenfalls hinter den Gaskammern wieder zusammengebracht werden.

Selbstverständlich müssen die als Strahlenteiler verwendeten Prismen und Rhomben von jedem Fehler frei sein; die Kanten müssen in hohem Genauigkeitsgrade parallel zu dem primären Spalt liegen; falls zwei oder mehrere Prismen oder Rhomben verwendet werden, so müssen sie in optischer Hinsicht einwandfrei identisch und zueinander parallel oder bzw. und symmetrisch angeordnet sein.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Sie kann beispielsweise auch bei den bekannten tragbaren oder Rückstrahl - Interferenzrefraktometern nach Löwe angewendet werden. In diesem Falle erfüllt ein einziger Albrecht-Rhombus oder ein ähnliches optisches Aggregat die zweifache Aufgabe, die beiden Hälften des Hauptstrahles beim Austritt aus dem Objektiv zu trennen und sie nach der Reflektion wieder zusammen zu bringen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Interferenzrefraktometer nach Art des Rayleigh-Interferometers, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einem oder beiden Austrittsspalten des Doppelspaltes am Kollimatorende reflektierende optische Mittel, wie Albrecht-Rhomben, Doppelspiegel, Bi-Platten o. dgl. zwecks Vergrößerung des gegenseitigen Abstandes der austretenden parallelen Strahlenbüschel angeordnet sind.

2. Interferenz refraktometer nach Art des Rayleigh-Interferometers, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Teilung des Primärstrahlenbündels hinter einem einzigen Spalt durch reflektierende optische Mittel, wie Albrecht-Rhomben, Doppelspiegel, Bi-Platten o. dgl. erfolgt, die gleichzeitig zur seitlichen Verlagerung eines oder beider erhaltenen parallelen Strahlenbüschel dienen, wobei die Lichtstrahlenbüschel vorzugsweise von nahe beieinanderliegenden mittleren Teilen des Primärlichtbündels entnommen werden.

3· Interferenzrefraktometer nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beobachtungseinrichtung der Anordnung reflektierende optische Mittel (17, 24), wie Albrecht-Rhomben, Doppelspiegel, Bi-Platten o. dgl. angebracht sind, die den reflektierenden optischen Mitteln (13, 23) am Kollimatorende entsprechen, um die beiden parallelen Strahlenbüschel durch seitliche Verlagerung einander wieder zu nähern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen