DE732190C

DE732190C - Multi-plate interferometer

Info

Publication number: DE732190C
Application number: DEZ26512D
Authority: DE
Inventors: Dr Gerhard Hansen; Dr Walter Kinder
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1941-07-12
Filing date: 1941-07-12
Publication date: 1943-02-24

Description

Mehrplatten-Interferometer Mehrplatten-Interferometer, insbesondere Vierplatten-InterferometernachM achundZ eh n d el-, finden heute in steigendem Maße Anwendung zur physikalischen Untersuchung und meßbaren Verfolgung von Dichteänderungen in durchsichtigen Körpern. So werden mit diesen Geräten die Spannungen in durchsichtigen Modellen unter Last nach Größe und Richtung ausgemessen, Schallvorgänge in Flüssigkeiten und Gasen erforscht, die Temperaturverteilung in der Nachbarschaft erwärmter Körper untersucht und vieles ähnliche mehr. Eine besonders bevorzugte Anwendung hat das Vierplatten-Interferometer durch die Untersuchungen von Luftströmungen in Windkanälen gefunden, in denen die Umströmung von Flügelprofilen und anderen Körpern mit Hilfe des Interferometerprinzips quantitativ verfolgt werden kann.Multi-plate interferometers Multi-plate interferometers, in particular Four-plate interferometers after M achundZ eh n d el- are increasingly being used today Application for physical investigation and measurable tracking of changes in density in transparent bodies. So with these devices the voltages are transparent Models under load measured according to size and direction, sound processes in liquids and gases researches the temperature distribution in the vicinity of heated bodies investigated and much more. This has a particularly preferred application Four-plate interferometer by studying air currents in wind tunnels found in which the flow around airfoils and other bodies with the help of the interferometer principle can be followed quantitatively.

Bei allen diesen Messungen ist es notwendig, daß die Interferenzstreifen an dem Ort des zu untersuchenden Vorganges - bei Objekten mit großer Ausdehnung in Richtung des Strahlenganges zweckmäßig ungefähr in der Mitte des zu untersuchenden Objektes - scharf eingestellt werden. Dieser Ort befindet sich in der Regel in der Mitte zwischen zwei spiegeln den Platten des Interferometers. Bei einem Vierplatten-Interferometer nach Mach und Zehn der beispielsweise tritt das Licht der Interferenzlichtquelle über eine halbdurchlässige Platte in die Apparatur ein und verläuft auf zwei getrennten Wegen über je eine weitere spiegelnde Platte zu einer weiteren halbdurchlässigen Platte. Der Ort für die einzustellenden Interferenzstreifen und das zu untersuchende Dichtefeld befindet sich in der Regel in der Mitte zwischen zweien dieser Platten in einem der Strahlengänge. Die Scharfeinstellung der Interferenzen wird in der Regel durch Kippen an den beiden halbdurchlässigen Platten vorgenommen. Zu diesem Zweck sind diese beiden spiegeln den Platten um je eine zweckmäßig waagerechte und je eine zweckiuäßig dazu senkrechte Achse kippbar gelagert. Im allgemeinen Falle bekommt man nur dann scharfe Interferenzstreifen in der Mitte des Objekts, wenn die Kippungen um die beiden Achsen des einen Spiegels zu den Kippungen um die beiden Achsen des anderen Spiegels in einem ganz bestimmten Verhältnis stehen. Dieses Verhältnis muß für die waagerechten Achsen dasselbe sein wie für-die dazu senkrechten Achsen. Anderenfalls werden die Interferenzstreifen unscharf. Das Einstellen der Interferenzen muß deshalb bei den bisher gebräuchlichen Interferometern dieserArt in derWeise geschehen, daß man zunächst an der einen der beiden Platten eine Kippung ausführt, wobei die Interferenzstreifen unscharf werden oder sogar ganz verschwinden. In all of these measurements it is necessary that the interference fringes at the location of the process to be examined - for objects with a large area in the direction of the beam path expediently approximately in the middle of the area to be examined Object - to be focused. This place is usually in the Middle between two mirror plates of the interferometer. With a four-plate interferometer after Mach and Ten, for example, the light from the interference light source occurs into the apparatus via a semi-permeable plate and runs on two separate ones Because of one more reflective plate each to another semi-permeable one Plate. The location for the interference fringes to be set and the one to be examined The density field is usually in the middle between two of these plates in one of the beam paths. The focus of the interference is in the Usually done by tilting the two semi-permeable panels. To this The purpose of these two is to mirror the plates by one appropriately horizontal and one each each an appropriately perpendicular axis mounted tiltable. In the general case you only get spicy then Interference fringes in the middle of the Object when the tilts around the two axes of a mirror to the tilts are in a very specific relationship around the two axes of the other mirror. This ratio must be the same for the horizontal axes as it is for them vertical axes. Otherwise the interference fringes will be blurred. The setting of the interference must therefore in the interferometers of this type that have been used up to now done by first tilting one of the two plates executes, whereby the interference fringes become blurred or even disappear completely.

Sodann versucht man die andere Platte so zu kippen, daß die Interferenzstreifen an demvorgeschriebenen Ort wieder scharf werden. Ist das gelungen, so kann man beurteilen, ob die nun erhaltenen Streifenabstände und die Streifenrichtung den Versuchserfordernissen entsprechen. Anderenfalls fährt man fort im Einstellen der beiden Platten durch mehr oder weniger starkes abwechselndes Kippen beider Platten nacheinander, wie eben beschrieben. Then you try to tilt the other plate so that the interference fringes be armed again at the prescribed location. If that succeeded, one can judge whether the strip spacings and the strip direction now obtained meet the test requirements correspond. Otherwise, continue adjusting the two plates more or less strong alternating tilting of both plates one after the other, like just described.

Diese Einstellungen sind, da jede-der beiden Platten um zwei Achsen gekippt werden muß, mit Mühe und Zeitverlust verbunden. Sie setzen auch, wenn sie exakt durchgeführt werden sollen, gewisse Erfahrungen in der Handhabung solcher Interferenzgeräte voraus. Veränderungen von Streifenabstand und Streifenrichtung sind bei kurzen Versuchsdauern, wie sie z. B. an manchen Ansaugwindkanälen gegeben sind, während des Versuchs so gut wie nicht möglich. These settings are because each of the two plates is about two axes must be tilted, associated with effort and loss of time. They also bet if they should be carried out exactly, certain experience in handling such Interference devices ahead. Changes in the spacing and direction of the stripes are for short test periods, as z. B. given on some intake wind tunnels are as good as possible during the experiment.

Die vorliegende Erfindung hat es sich deshalb zur Aufgabe gesetzt, Mittel zu finden, die es ermöglichen, daß beim Übergang von einer Einstellung der Interferenzstreifen zu einer anderen Einstellung mit verändertem Streifenabstand oder veränderter Streifenrichtung die Schärfe-und der Ort der Interferenzstreifen unverändert erhalten bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Mehrplatten-Interferometer, insbesondere einem Vierplatten-Interferometer nach Mach und Zehn der, dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, um die Kippbewegungen zweier oder mehrerer der spiegelnden Platten zu kuppeln, derart, daß die Einstellung dieser Platten durch Drehung um parallele Achsen gleichzeitig und gemeinsam erfolgt. Die Drehgeschwindigkeiten der Platten müssen natürlich in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Werden bei einem Interferometer z. B. zwei der spiegelnden Platten gekuppelt, so bleiben die Streifen dann scharf, wenn das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der Kippungen dieser beiden Platten gleich dem .reziproken Verhältnis der Abstände dieser Platten vom Ort der Interferenz, gerechnet auf dem Lichtweg, gemacht ist. Allgemein gilt, daß der gegenseitige Drehsinn und das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten bei den Kippungen davon abhängt, welche Spiegel man kuppelt und an welchem Ort die Streifen scharf bleiben sollen. The present invention has therefore set itself the task of To find means to enable that when moving from a setting to the Interference fringes to a different setting with changed fringe spacing or changed the direction of the stripes, the sharpness and the location of the interference fringes remains unchanged. According to the invention, this object is achieved in a multi-plate interferometer, in particular a four-plate interferometer according to Mach and Ten of the, solved thereby, that means are provided to the tilting movements of two or more of the reflecting To couple plates, so that the adjustment of these plates by rotation around parallel axes take place simultaneously and jointly. The rotational speeds of the Plates must of course have a very specific relationship to one another. Are in an interferometer z. B. two of the reflective plates coupled so the stripes remain sharp when the ratio of the rotational speeds the tilt of these two plates equals the reciprocal ratio of the distances this plate is made from the location of the interference, calculated on the light path. In general, the mutual direction of rotation and the ratio of the rotational speeds when tilting depends on which mirror you couple and in which place Stripes should stay sharp.

Die zu lösende Aufgabe kann auch mittels eines Nlehrplatten-Interferometers, insbesondere Vierplatten-Interferometers nach Mach und Zehn der, gemäß einer weiteren Erfindung dadurch gelöst werden, daß nur eine der spiegelnden Platten einstellbar ist und gegenüber den anderen Platten derart angeordnet ist, daß das von den anderen spiegelnden Platten entworfene Bild dieser Platte in die Mitte des zu untersuchenden Dichtefeldes fällt. The task to be solved can also be carried out by means of a teaching plate interferometer, in particular four-plate interferometers according to Mach and Ten of, according to another Invention can be achieved in that only one of the reflective plates is adjustable and is arranged opposite the other plates in such a way that that of the other reflective plates designed image of this plate in the center of the object to be examined Density field falls.

Es ist weiterhin wünschenswert, daß bei den Einstellbewegungen der spiegelnden Platten der Gangunterschied im Interferometer nicht verändert wird. Man erspart dadurch nämlich die Vornahme einer sonst im allgemeinen notwen digen Parallelverschiebung einer der spiegelnden Platten. Bei einem Vierplatten-Interferometer nach Mach und Zehn der würde diese Forderung bedeuten, daß die Differenz der optischen Weglängen in den beiden getrennten Strahlengängen konstant, insbesondere gleich Null bleiben soll. Bei den erfindungsgemäß angegebenen Lösungen der genannten Aufgabe kann diese Forderung dadurch erfüllt werden, daß bei Drehung einer oder mehrerer spiegeln der Platten um je zwei vorzugsweise sich senkrecht schneidende Achsen der Schnittpunkt dieser Achsen annähernd in der Mitte der spiegelnden Plattenoberflächen liegt. It is also desirable that the adjustment movements reflecting plates the path difference in the interferometer is not changed. This saves you having to do something that would otherwise generally be necessary Parallel displacement of one of the reflecting plates. With a four-plate interferometer according to Mach and Ten, this requirement would mean that the difference of the optical Path lengths in the two separate beam paths constant, in particular the same Should remain zero. In the case of the solutions given according to the invention to the stated problem this requirement can be met by turning one or more reflect the plates around two preferably perpendicular intersecting axes of the Point of intersection of these axes approximately in the middle of the reflective plate surfaces lies.

In den Abb. I und 2 sind zwei Nusführungsbeispiele der Erfindung an einem Vierplatten-Interferometer dargestellt. In Figs. I and 2 are two examples of Nusführung the invention shown on a four-plate interferometer.

In Abb. I bedeuten I und 2 zwei halbdurchlässige Platten, 3 und 4 zwei volltefiektierende Platten. Das von einer Lichtquelle 5 herkommende und über der Einfachheit der Darstellung halber nicht gezeichnete optische Abbildungsglieder gelangende Licht tritt über die Platte 1 in die Apparatur ein. Da diese Platte halbdurehlässig belegt ist, teilt sich hier der Strahlengang. In Fig. I, I and 2 mean two semi-permeable plates, 3 and 4 two fully defiecting plates. That coming from a light source 5 and about optical imaging members not shown for the sake of simplicity of illustration incoming light enters the apparatus via plate 1. Since this plate is semi-permanent is occupied, the beam path is divided here.

Der eine Teil wird an der Platte I reflektiert und gelangt über den Spiegel 3 zu der halbdurchlässig belegten Platte 2, während der andere Teil durch die Platte I hindurchtritt und über den Spiegel 4 zu der Platte 2 gelangt. Der Ort für die einzustellenden Interferenzstreifen, die über ebenfalls nicht mitgezeichnete weitere optische Glieder auf einer Ebene 6 abgebildet werden, befindet sich im dargestellten Falle in der Mitte zwischen dem Spiegel 4 und der Platte 2 innerhalb eines zu untersuchenden Dichtefeldes 7 an dem Ort der Ebene 8. Die Einstellung selbst, die bisher durch getrenntes Kippen der Platten 1 und 2 um je zwei Achsen g und IO sowie II und 12 nacheinandererfolgen mußte, wird nachAbb. 1 mittels einer gleichzeitig erfolgenden Verstellung beider Platten I und 2 unter Drehung an Einstellgriffen I3 und I4 vorgenommen, durch die über je ein Kegelzahnräderpaar 15 und je ein weiteres Stirnräderpaar 16 die Platten in beiden Kippebenen gleichzeitig in einem bestimmten Verhältnis zueinander gedreht werden, das für entsprechende Achsen 9 und 11 sowie 10 und 12 das gleiche ist. Der Schnittpunkt derAchsen g undIo liegt dabei auf der spiegelnden Oberfläche der Platte I, derjenige der Achsen II und 12 auf der spiegelnden Oberfläche der Platte 2.One part is reflected on the plate I and passes through the Mirror 3 to the semi-transparent covered plate 2, while the other part through the plate I passes through and arrives at the plate 2 via the mirror 4. The place for the interference fringes to be set, which are also not drawn further optical members are mapped on a plane 6, is shown in the Trap in the middle between the mirror 4 and the plate 2 within one to be examined Density field 7 at the location of level 8. The setting itself that has been carried out so far Separate tilting of the plates 1 and 2 around two axes g and IO as well as II and 12 had to take place one after the other, according to Fig. 1 by means of a simultaneously occurring Adjustment of both plates I and 2 by turning the adjustment handles I3 and I4 made, through each of a pair of bevel gears 15 and another Spur gears 16 the plates in both tilting planes at the same time in a certain Relation to each other are rotated, the for corresponding axes 9 and 11 as well 10 and 12 is the same. The intersection of the axes g and IO lies on the reflective surface of plate I, that of axes II and 12 on the reflective Surface of the plate 2.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 ist die vollreflektierende Platte 3 die einzige Platte der Anordnung, die zwecks Einstellung der Interferenzstreifen um zwei Achsen I7 und I8 drehbar ist. Das Verhältnis der Lichtweglängen zwischen den Platten I,3 und 1,4 des durch die vier Platten I, 2, 3 und 4 gebildeten Rechtecks, in dessen Ecken die Platten angeordnet sind, ist hier 2:1, so daß das Bild der Platte 3, das über die spiegelnden Flächen der Platten I und 4 sowie über die spiegelnde Fläche der Platte 2 entworfen wird, in der Mitte zwischen den Platten 4 und 2, d. h. in der Mittelebene 8 des zu untersuchenden Dichtefeldes 7 liegt. In the second embodiment shown in Fig. 2, the fully reflective Plate 3 is the only plate of the arrangement that is used to adjust the interference fringes is rotatable about two axes I7 and I8. The ratio of the light path lengths between the plates I, 3 and 1,4 of the rectangle formed by the four plates I, 2, 3 and 4, in the corners of which the plates are arranged, here is 2: 1, so that the image of the plate 3, the reflective surfaces of the plates I and 4 as well as the reflective Area of plate 2 is designed in the middle between plates 4 and 2, i.e. H. lies in the central plane 8 of the density field 7 to be examined.

Stehen alle Platten mit Ausnahme der Platte 3 zueinander parallel, so kann man erfindungsgemäß allein durch Kippen der Platte 3 um die Achsen I7 und I8 Interferenzstreifen jeder gewünschten Breite und Richtung einstellen, die in jedem Falle in der- Mitte des Dichtefeldes scharf sind und auch bei Verstellen auf einen anderen Streifenabstand oder eine andere Streifenrichtung stets scharf bleiben. Wenn also die äußeren Umstände eine Wahl der Spiegelabstände des Interferometers zulassen, so kann man, wie die Abb. 2 zeigt, die gestellte Aufgabe auch ohne die Anwendung einer besonderen Kupplung der Plattenkippungen erreichen.If all panels are parallel to each other with the exception of panel 3, so you can according to the invention only by tilting the plate 3 about the axes I7 and I8 Set interference fringes of any desired width and direction that run in in each case in the middle of the density field are sharp and also when adjusting another stripe spacing or another stripe direction always remain sharp. So if the external circumstances make a choice of the interferometer's mirror spacing allow, you can, as Fig. 2 shows, the task set without the Achieve application of a special coupling of the plate tilting.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Multi-plate interferometer, in particular four-plate interferometer according to Mach and Ten of the, characterized in that means are provided to the Tilting movements of two or more of the reflecting plates to couple such that the adjustment of these plates by rotating about parallel axes simultaneously and takes place together, so that when transitioning from one setting of the interference fringes to a different setting with changed strip spacing or changed strip direction the sharpness and the location of the interference fringes remain unchanged.

2. Multi-plate interferometers, especially four-plate interferometers according to Mach and Ten of, characterized in that only one of the reflective plates to adjust the interference made tiltable and relative to the other panels is arranged so that the image designed by the other specular plates this plate falls in the middle of the density field to be examined, so that when Transition from one setting of the interference fringes to another setting with changed stripe spacing or changed stripe direction the sharpness and the location of the interference fringes remains unchanged.

3. Multi-plate interferometer according to claims I or 2, characterized characterized in that when the reflective plate or plates are rotated by two, it is preferred perpendicular intersecting axes the intersection of these axes approximately in the In the middle of the reflective plate surfaces.