DE712329C - Ellipsoidmonochromator - Google Patents

Ellipsoidmonochromator

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Publication number
DE712329C
DE712329C DEV34156D DEV0034156D DE712329C DE 712329 C DE712329 C DE 712329C DE V34156 D DEV34156 D DE V34156D DE V0034156 D DEV0034156 D DE V0034156D DE 712329 C DE712329 C DE 712329C
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DE
Germany
Prior art keywords
ellipsoid
rays
focal point
monochromator
light
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Expired
Application number
DEV34156D
Other languages
English (en)
Inventor
Kurt Virag
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Individual
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators

Description

  • Ellipsoidmonochromator Die Herstellung von monochromatischem Licht erfolgt heute entweder vermittels Monochromatoren oder durch Anvwndung von Filtern sowohl von Farbgläsern als auch von Farbstofflösungen.
  • Für wissenschaftliche Versuche auf dem Gebiete der Strahlenabsorption und der Atomphysik ist aber nicht nur absolut monolchrolmatisches Licht erforderlich, sondern dieses muß auch in starken Intensitäten herstellbar sein.
  • Die mit den heutigen Monochromatoren erzielbaren relativ geringen Lichtmengen genügen für die Versuche nicht, weil die Lichtempfindlichkeit der zu untersuchenden Stoffe nur in den seltensten Fällen genügend groß ist. Aus diesen Gründen werden in den Versuchsanstalten an Stelle von Monochromatoren meistens Lichtfilter verwendet, die für siede Wellenlänge eigens hergestellt werden müsseln und die mit verschiedenen Nachteilen behaftet sind. Erstens ist eine - tatsächliche Monochromasie nicht zu erreichen, zweitens sind die Filter temperaturabhängig und ihre Durchlässigkeit für die verlangte Wellenlänge verschiedentlich sehr gering. Es gilt dies sowohl für Farbgläser als auch für organische Farbstofflösungen.
  • Ziel vorstehender Erfindung ist, diesem Mangel abzuhelfen und einen Monochromator zu konstruieren, der nicht nur absolut molno chromatisches Licht in den erforderlichen hohen Intensitäten liefert, sondern auch sowohl monochromatische als auch gemischtwellige Strahlen in einem bisher noch nicht gekannten Grade zu bündeln vermag.
  • Es sind wohl beute sog. Fokalmonochromatoren bekannt, bei welchen von der für verschicdene Wellenlängen verschicdenen Brechung einer Linse Gebrauch gemacht wird; auch die Anwendung von Spiegeln in Form eines Ellipsoids ist bekannt, um weit geöffnete Lichtbüschel in Büschel kleinen Querschnitts und großer Intensität umzuwandeln.
  • Vorstehende Erfindung, die von diesen beiden Vorrichtungen Gebrauch macht, besteht in einem Monochromator, bei dem an einem außen verspiegelten durchsichtigen bzw. strahlendurchlässigen Körper in Gestalt eines Ellipsoids eine Fläche derart angeschliffen ist, daß ein auf diese Fläche auffallendes vielfarbiges, weit geöffnetes Lichtbüschel derart gebrochen wird, daß aus dem Ellipsoid durch eine nicht verspiegelte Fläche ein monochromatisches Lichtbüschel kleinen Querschnitts austritt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung dieser Erfindung ist eine vor der angeschliffenen Fläche angeordnete Linse verschiebbar angeordnet.
  • Die Erfindung wird in den Zeichnungen Bild I bis 6 erläutert. In Bild I ist ein Objektiv in Ellip soidform dargestellt, dessen Wirkungsweise, wie bekannt, die folgende ist.
  • Wenn die Oberfläche des Ellipsoids verspiegelt ist, dann werden nach bekannten Gesetzen Lichtstrahlen, die durch. einen Brennpunkt einfallen, nach dem anderen Brennpunkt reflektiert. Die hierbei zurückgelegten Wege sind von Brennpunkt zu Brennpunkt gemessen immer dem doppelten Betrag der Hauptachses gleich, welcher Umstand darum wichtig ist, weil dadurch Interferenzerscheinungen für alle Strahlen, die durch einen Brennpunkt in das Ellipsoid einfallen, vermieden werden. Anders verhält es eich mit Strahlen, die nicht durch einen Brennpunkt einfallen. Diese werden wohl auch reflektiert, gelangen aber niemals in einen der beiden Brennpunkte, sonden verlassen nach einer mehr oder weniger großen Anzahl von Reflezionen das Ellipsoid an der gleichen Stelle, wo sie eingefallen sind.
  • Wir wollen uns nunmehr nur mit den Strahlen beschäftigen, die durch einen Brennpunkt in das Ellipsoid einfallen, und ersehen aus Bild 1, daß diese Strahlen jeweils von einem Brennpunkt nach dem anderen geworfen werden, wobei sich ihre Richtung immer mehr der Hauptachse nähert, um zuletzt mit dieser zusammenzufallen.
  • Wenn die Verspiegelung des Ellipsoids an dem Schnittpunkt mit der Hauptachse bzw. in der Nähe derselben unterbrochen ist, in der Form, daß sich am Punkt F eine düsenförmige Öffnung in der Spiegelfiäche befindet, dann gehen sämtliche Strahlen, gleidigültig aus welcher Rictung sie ursprünglich bei F2 in das Ellipsoid gelangt sind, in Form eines dünnen Strahienbündels ins Freie.
  • In Bild 2 ist ein durch ein geeignetes Objektiv L1 einfallendes Strahlenbündel S-T dargestellt, das bei der Düse F das Ellipsoid wieder verläßt. In Bild 3 ist diese Düse F vergrößere dargestellt und der Winkel des austretenden Straliienbündels mit a bezeichnet.
  • Um ein Strahlenbündel mit möglichst geringem Winkel zu erhalten, ist es erforderloch, die Düse F möglichst nahe der Hauptachse zu legen. Das austretende Strahlenbündel kann gemäß Bild 4 durch eine Linse L; parallel gerichtet werden. Die Entfernung zwischen der Linsen, und dem Ellipsoid wird derart gewählt, daß der Brennpunkt der Linse mit dem BrennpunktFz, des Ellipsoids, unter Berücksichtigung der bei F auftretenden Strahlenbrecuhng, zusammenfällt.
  • Es muß auch noch beachtet werden, daß die Düsenöffnung f größer dimensioniert wird als der Querschnitt des austretenden Strahlenbündels, weil sonst Interferenzerscheinungen auftreten würden.
  • Nun ist auch noch zu berücksichtigen, daß die bei F2 eintretenden Strahlen beim Wechsel des Mediums von beispielsweise Luft in Glas eine Brechung erfahren. Die Anwendung gemäß Bild 2 würde es nicht ermöglichen, daß der Brennpunkt des Objektivs L1 mit dem Brennpunkt F2 zusammenfällt, denn die Krümmung der Ellipsoidoberfläcvhe liegtnicht achsensymmertrisch. Dies ist beispielsweise dadurch zu erreichen, daß das Ellipsoid an dieser Stelle parallel zur Längschse geschliffen wird, wie dies in Bild 6 dargestellt ist; dann wird das einfallende Strahlenbündel achsensymmetrisch gebrochen, und die beiden Brennpunkte fallen zusammen.
  • Bei Verwendung von Strahlen verschiedener Wellenlänge werden diese aber verschieden gebrochen, und wir erhalten nicht einen einzigen Brennpunkt, sondern in der Achse J eine Reihe von Breunpunkten in Form einer Spektralachser-v, entsprechend den Wellenlängen der verwendeten Strahlen. Da aber nur diewenigen Strahlen in dem Ellipsoid gebündelt und durch die Düse F ausgestrahlt werden die durch den Brennpunkt f eingefallen sind, so ist man in der Lage, aus den Strahlen eine bestimmte Wellenlänge auszusuchen, indem man das Objektiv L1 vermittels einer Mikrometerschraube axial bewegt. Entsprechend der Bewegung des Objektivs L1 wird die Spektralachse r-i' axial verschoben und entsprechend der Verschiebung der Spektralachse die Farbe der austretenden Strahlen geändert. Die Vorrichtung erhält auf diese Weise die Eigenschaft eines Monochromators.
  • Veb wendet man als Lichtquelle glühende Gase von Elementen, z.B. Quecksilber, dann weist die Spektralachse keine geschlossene Kette von Brennpunkten auf, sondern nur diejenigen Brennpunktie, die den Spektrallinien des betreffenden Elements entsprechen.
  • Wenn man die Absicht hat, sämtliche Strahlen einer inhomogenen Lichtquelle ohne Rücksicht auf die Wellenlänge zu verwenden, dann muß die Eintrittsstelle der Strahlen bei F2 nicht eben geschliffen oder mit einer solchen Krümmung versehen sein, die die Bildung einer Spektralachse ermöglicht, sondern, wie in Fig. 5 dargestellt, muß die Eintrittsstelle in Form einer Kugeloberlfäche geschliffen sein, deren Mittelpunkt mit f2 zusammenfällt. Die einfallenden Strahlen treffen dann unter einem rechten Winkel auf und gelangen ungebrochen in den Brennpunkt F2.
  • Die beschriebenen Schliffe an der Eintrittsstelle der Strahlen stellen nur Beispiele dar.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCH: I. Monochnomator, gekennzeichnet durch einen außen verspiegelten durchsichtigen Körper in Gestalt eines Ellipsoids mit einer derart angeschliffenen Fläche, daß das auf diese Fläche auffallende vielfarbige, weit geöffnete Lichtbüschel derart gebrochen wird, daß aus dem Ellipsoid durch eine nicht verspiegelte Fläche ein monochromatiselies Lichtbüschel kleinen Querschnitts austritt.
  2. 2. Monochromator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß vor der angeschliffenen Fläche eine Linse verschiebbar angeordnet ist.
DEV34156D 1937-09-15 1937-09-15 Ellipsoidmonochromator Expired DE712329C (de)

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DEV34156D DE712329C (de) 1937-09-15 1937-09-15 Ellipsoidmonochromator

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DEV34156D DE712329C (de) 1937-09-15 1937-09-15 Ellipsoidmonochromator

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DE712329C true DE712329C (de) 1941-10-16

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ID=7588665

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DEV34156D Expired DE712329C (de) 1937-09-15 1937-09-15 Ellipsoidmonochromator

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2866374A (en) * 1952-11-07 1958-12-30 Central Scientific Co Monochromator
DE1092485B (de) * 1952-09-19 1960-11-10 Siemens Ag Einrichtung zum lichtelektrischen Abtasten von Registermarken einer laufenden Werkstoffbahn, insbesondere in Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen
DE1158823B (de) * 1959-02-09 1963-12-05 Simmon Brothers Inc Beleuchtungseinrichtung fuer photographische Vergroesserungsgeraete
US3241085A (en) * 1962-03-23 1966-03-15 Bell Telephone Labor Inc High power optical maser using a circular ellipsoidal resonant cavity

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DE1158823B (de) * 1959-02-09 1963-12-05 Simmon Brothers Inc Beleuchtungseinrichtung fuer photographische Vergroesserungsgeraete
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