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Interferenz-Spektralgerät Fresnelsche Interferenzen wurden bisher
entweder nach der Fresnelschen Anordnung. die sich zwei wenig gegeneinandergeneigter
Planspiegel bedient, oder nach der Pohlschen Anordnung erzeugt, bei welcher ein
auf einer Seite total und auf der anderen Seite teilverspiegeltes Marienglasplättchen
benutzt wird.
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In beiden Fällen beschränkt sich die Zahl der zur Interferenz gebrachten
Lichtbündel auf zwei. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Fressnelsche Interferenzen
der ersten Ordnung mit einer beliebig großen Zahl interferierender Lichtbündel herzustellen.
Sie besteht darin, daß bei einer Vorrichtung zur Intereferenz-Spektralanalyse mit
zwei parallelen oder angenähert parallelen Spiegelflächen, an denen das zu analysierende
Lichtbündel reflektiert wird, mindestens einer der Spiegel ein Stufenspiegel ist,
dessen Stufenhöhe in der Größenordnung von 10-4 mm bei beliebiger Stufenzahl und
Stufenbreite liegt. Sie unterscheidet sich somit von den Plattenspektroskopen oder
den mit Stufenspiegeln arbeitenden Geräten -dadurch, daß diese mit Winter ferenzen
sehr hoher Ordnungen arbeitens weshalb ihnen ein Gerät zur Vorzerlegung vorgeschalltet
werden muß und nur ein sehr schmaler Spektralbereich von ihnen erfaßt wird.
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Der Vorzug des Gerätes nach der Erfindung gegenüber Prismen-Spektralgeräten
besteht darin, daß auch für die höchsten Auflösungszahlen kein hoher Aufwand erforderlich
ist, während entsprechendes Prismenmaterial infolge Erschöpfung der natürlichen
Fundstätten nur schwer beschaffbar ist. Gegenüber Gitter-Spektralgeräten hat das
Gerät nach der Erfindung den Vorzug einer um mehrere Größenordnungen größeren Helligkeit.
Das angeführte Beispiel zeigt, daß man beispielsweise mit fünf Reflexionen auslangen
kann, tun IOOOO Interferenzen herzustellen, was zur Auflösung der Eisenlinien ausreicht.
Hierbei würde der Lichtverlust durch Reflexionen nur 500/0 betragen.
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Weitere Ausgestaltungen und Verbiesserungen der Erfindung bestehen
darin, daß ein reelles Bild des Eintrittspaltes oder rnidiestens seiner beiden Längskanten
innerhalb
des Raumes zwischen den beiden Spiegeln erzeugt wird,
ferner daß die Querlantcn des Eintritrspaltes derart nach unendlich abgebildet werden
daß der Strahlengang in dem einen Schnitt des zwischen den beiden Spiegeln befindlichen
Lichtbiindelteils telezentrisch ist und schließlich darin, daß die auf diese Art
entstandenen torischen Abbildungsfehler in an an sich bekannter Art derart behoben
werden, daß die endgültige Abbildung beider Kanten des Eintrittspaltes in derselben
Ebene stattfindet. bie schematische Abb. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung
ein Interferenz-Spektralgerät nach der Erfindung. Es besteht in der Hauptsache aus
zwei Spiegeln 11 und 12 mit einander zugewendeten parallelen oder an genähert parallelen
Spiegel flächen, von denen mindestens einer ein Stufenspiegel ist, dessen Stufenhöhe
bei beliebiger Stufenzahl und Stufenbreile in der Größenordnung von 10-4 mm liegt.
Vorzugsweise sind jedoch beide Spiegel als Stufenspiegel ausgeführt, deren Stufenabsätze
parallel zueinander verlaufen, wobei deren Lage beim Spiegel II ebenso angedeutet
ist wie der Verlauf der Achse des zu analysierenden Strahlenbündels, Dieses wir
durch den Eintrittspalt I3 und die Linse 14 gegen eine der Spiegelfläche 11 gelenkt,
um nach wenigstens einmaliger, vorzugsweise je doch mehrmaliger Reflexion an dieser
un der anderen Spiegeffläche 12 in das Objektiv 15 einzutreten, durch welches das
Interferenzspektrum 16 erzeugt wird.
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Wie Abb. 2 andeutet, erzeugt ein Stufenspiegel so viel virtuelle
Spiegelbilder B1, D2, B3 einer Lichtquelle B, wie die Zahl der Stufen beträgt, an
denen das bilderzeugende Strahlenbündel reflektiert wird. Erfolgt nach Abb. I mehrfache
Reflexion, und zwar bei der ersten Reflexion an z1. bei der zweiten Reflexion an
z2, bei der n-ten Reflexion an z, Stufen, so beträgt die Gesamtzahl Z der schließlich
entstehenden virtuellen Spiegel. bilder: -Z = z1 22 s . . . 2,.
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Jedes dieser Spiegelbilder einer Lichtquelle oder eines beleuchteten
Eintrittspaltes ist als Ausgangsort von Kugelwellen aufzufassen, zwischen denen
Fresnelsche Interferenzen auftreten. Der Gangunterschied der Elementarwellen ist
durch den Abstand der einzelnen Spiegelbilder gegeben, der weiederum gleich der
Höbe der Spiegelstufen ist und daher bei der erfindungsmäßigen Stufenhöhe von 10-4
mm etwa in der Größenordnung der Lichtwellenlänge liegt.
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Abb. 3, 4 und 5 zeigen ein maästägliches Ausführungsbeispiel der
Vorrichtung nach Abb. r, wobei Abb. 3 den Vertikalschnitt und Abb. 5 den Horizontalschnitt
darstellen. Aus Abb.4, die durch Umzeichnung der Abb. 3 entstanden ist, gewinnt
man eine bequemere Übersicht über den Verlauf der Grenzstrahlen des Lichtbündels,
weil statt der nach jeder Reflexion erfolgenden Umkehrung der Lichtrichtung in der
Zeichnung die ursprüngliche Lichtrichtung beibehalten wird und die beiden Stufenspiegel
1 1, 12 zweimal gezeichnet werden.
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Nach Abb. 3 und 4 ist angenommen. daß ein reeles Bild 17 des Eintrittspaltes
13 im Raum zwischen den beiden Stufenspiegeln 11, I2 erzeugt wird Das zu analysierende
Strahlenbündel wird vor und nach dieser Spaltbilderzeugung je zweimal, im ganzen
daher viermal reflektiert; es konvergiert beim Eintritt und divergiert beim Austritt
aus dem Raum zwischen den Spiegeln. Bei diesem Awsführungsbeispiel wurde weiter
an, genommen, daß die beiden Stufenspiegel je IS Stufen enthalten und daß das Strahlenbündel
bei der ersten uiid vierten Reflexion an allen 18 Stufen, bei der zweiten und dritten
Reflexion nur an je sechs Stufen reflektiert wird. In diesem Fall berechnet sich
die Zahl Z der virtuellen Spaltbilder und damit gelichzietig der Interferenzen zu:
Z = 18 X 6 X 6 X 18 = 11664.
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Mit dieser beispielsweise beschriebenen Vorrichtung kann man die
Auflösung der bekann. ten drei Eisenlinien (3100, 67 AE, 3100, 31 AE und 3099,97
AE) erreichen, da schon bei 10000facher Auflösung 0,3I AE getrennt wer. den und
hier die Auflösungszahl 11664 erzielt wird.
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Im Horizontalabschnitt (AAb. 5) ist zu erkennen, daß das Lichtbündel
unter desto größerem Winkel. a in den Raum zwischen den Spiegeln eintreten und selbstverständlich
auch aus ihm austreten muß, je l-leiner der Spiegelabstand d und je größer die Bündelbreite
b an ihrer breitesten Stelle ist. Zwischen diesen beiden Größen und der Mindestgröße
des Einfallwinkels, bei dessen Einhaltung eine Vignettierung des Bündels vermieden
wird, besteht hierbei die Beziehung : sin a = b/2d. Je kleiner der Einfallwinkel
bemessen wird, desto kürzere Stufenspiegel können verwendet werden, woraus sich
der Wunsch ergibt, die Bündel breite b möglichst klein zu halten.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch bewirkt, daß in diesem Schnitt
telezentrischer Strahlengang eingeführt ist, wodurch die Bündelbreite b im Raum
zwischen den Spbegelen überall gleich groß bleibt. Nach Abb. 3. 4 und 5 wir dies
beispielseise dadurch erreicht, daß sich der Eintrittspalt 13 in bekannter Art im
vorderen Brennpunkt einer sphärischen Kollimatorlinse befindet und das reelle Bild
I7 im Vertikalsehnitt durch
eine Zylinderlinse 19 erzeugt wird,
so daß die Längskanten des Emtrittspaltes nach dem Ort I7, die Querkanten hingegen
nach unendlich abgebildet werden. In den Abb. 3, 4 and 5 ist schileßlich eine zweite
Zylinderlinse 20 eingezeichnet, durch welche die Wirkung der Zylinderlinse 19 kompensiert
wird, so daß durch das Objektiv 21 eine in beiden Schnitten einheitliche Abbildung
erzeugt werden kann, Selbstverständlich ändert sich nichts an diesen Abbildungsverhältnissen,
wenn die Linsen 18 und 9 sowie die Linsen 20 und 21 durch je eine torische Linse
erzeugt werden.