DE942052C

DE942052C - Optische Anordnung

Info

Publication number: DE942052C
Application number: DES31732A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erwin Wiedemann
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1952-01-10
Filing date: 1953-01-08
Publication date: 1956-04-26
Also published as: NL94749C; NL175180B; CH299750A; GB721807A; US2780955A; FR1069531A

Description

Gegenstand der Erfindung bildet eine optische Anordnung zur Wiedergabe von Brechungsindexgradienten nach den verschiedenen Varianten des Toeplerschen Prinzips (Linien-, Schatten- und Draht-Diagramm), die zugleich auch zur interferometrischen Wiedergabe von Brechungsindexgradienten nach dem Prinzip von Rayleigh geeignet ist, wobei ihre optische Baulänge bei einem Objektdurchmesser von 65 mm unter 2500 mm bleibt.

Eine bekannte Einrichtung dieser Art, die in der Literatur beschrieben ist (vgl. z. B. E. Wiedemann, HeIv. Chimica Acta, 30, S. 639 [1947]; H. Svensson, Acta Chem. Scand., 3, S. 1170 [1949], den Vorteil einer relativ kurzen optischen Baulänge aber nicht aufweist, zeigt Fig. ι im Horizontalschnitt. Die Bezeichnungen bedeuten: L Lichtquelle, K Kondensator, SP₁ erster Horizontalspalt, SK₁ erste Schlierenlinse, Z Objekt, SK₂ zweite Schlierenlinse, SP₂ zweiter Spalt (drehbar), 0 abbildendes Objektiv, ZY Zylinderlinse (Achse vertikal), M Mattscheibe (auch Bildebene).

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende: Der von der Lichtquelle!- ausgeleuchtete erste Spalt SP₁ wird mittels der Schlierenlinsen SK₁ und SK₂, zwischen denen sich das Objekt Z befindet, in die Ebene des zweiten Spaltes SP₂ abgebildet ag [SK₁ und SK₂ können auch durch eine einzige Schlierenlinse ersetzt sein). Das Objekt Z wird in der Vertikalebene durch das Objektiv 0, die Vertikalebene des

zweiten Spaltes SP₂ in der Horizontalen durch die Zylinderlinse ZY auf die Mattscheibe M abgebildet Durch diese Simultanabbildung auf die MattscheibeAf gelingt es, den Verlauf einer Brechungsindexänderung mit der Höhe des Objektes Z in den eingangs erwähnten Diagrammformen wiederzugeben (vgl. z. B. E. Wiedemann, HeIv. Chimica Acta, 30, S. 639 [1947]; E. Wiedemann, Scientia pharm., 17, S. 45 [1949], und die dort zitierte Literatur). Dieselbe Anordnung eignet sich mit vertikal gestellten Spalten auch zur interferometrischen Wiedergabe von Brechungsindexänderungen nach dem Prinzip von Rayleigh (vgl. H. Svensson, Acta Chem. Scand., 3, S. 1170 [1949]). Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, die genannten Abbildungsverfahren unter Beibehaltung derselben Bildgröße wahlweise zu ermöglichen.

Dagegen ist es ein Nachteil dieser optischen Anordnung, daß ihre optische Baulänge erheblich ist und in den bisher bekanntgewordenen Ausführungsformen mindestens 3500 mm, meistens aber erheblich mehr beträgt. Man kann die optische Baulänge verkleinern, indem man die Brennweite der Schlierenlinsen SK₁ und SK₂ verkürzt; dieses Vorgehen ist aber begrenzt durch den Umstand, daß einerseits deren Durchmesser mindestens dem des Objektes Z entsprechen muß, der in den zumeist vorkommenden Fällen 60 mm nicht unterschreitet und daß andererseits für die Schlierenlinsen SK₁ und SK₂ eine sehr hohe Korrektur gefordert wird, die kein größeres Öffnungsverhältnis dieser. Linsen als etwa 1: 10 gestattet. Der Minimalabstand der Spalte SP₁ und SP₂ beträgt dann 1200 mm, zuzüglich dem Abstand der Schlierenlinsen SK₁ und SK₂ voneinander, der günstigstenfalls 30 mm, meistens aber mehr beträgt. Die optische Baulänge reduziert sich damit auf wenig mehr als 2000 mm.

Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß mit Anordnungen gemäß Fig. 1, wenn sie auf die letztgenannte Baulänge reduziert werden, interferometrische Messungen nach Rayleigh nicht mehr ohne weiteres möglich sind, weil in den praktisch häufigsten Fällen die beiden interferierenden Bündel am ObjektortZ nicht im Verhältnis der Verkleinerung der Brennweite der Schlierenlinsen weiter einander angenähert werden können; es gelingt dann nicht mehr, im Interferenzbild die erforderliche Auflösung, d. h. einen genügenden Streifenabstand, zu erzielen.

Es wurde nun gefunden, daß es — unter der Voraussetzung entsprechend gut korrigierter optischer Systeme — möglich ist, auch bei der oben beschriebenen Verkürzung der optischen Baulänge die erforderliche Auflösung im Interferenzbild bzw. einen genügenden Streifenabstand ohne weitere Annäherung der beiden interferierenden Bündel am Objektort Z dadurch zu erreichen, daß das in der Ebene des zweiten Spaltes SP₂ primär entstehende Interferenzbild in der Horizontalebene entsprechend stark vergrößert auf die Bildebene M übertragen wird. Auf diese Weise werden auch bei optischen Baulängen von wenig mehr als 2000 mm Interferenzmessungen nach Rayleigh ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird hierzu das Verhältnis der

Brennweiten γ^~ des das Objekt Z in der Vertikalebene abbildenden spärischen Objektivs 0 und des die Ebene des zweiten Spaltes SP₂ in der Ho'rizontalebene abbildenden Zylinderobjektivs ZY so gewählt, daß es mindestens dem Wert 3,3 entspricht, und dabei die gegenseitige Anordnung der beiden Objektive 0 und ZY so getroffen, daß das Zylinderobjektiv ZY, in Richtung der Lichtbewegung gesehen, dem sphärischen Objektiv 0 im Abstand mindestens seiner Brennweite, gemessen an entsprechenden unendlich dünnen Ersatzsystemen, voransteht.

In Fig. ι und 2 sind zur Erläuterung noch die Objektebenen OE, Bildebenen BE (die mit den Mattscheibenebenen zusammenfallen), Objektweiten OW und die Bildweiten BW der Zylinderlinsen ZY eingezeichnet. '

Während bei der bekannten Anordnung der Fig. 1 das Verhältnis OW: BW nicht viel über 1: 2 gesteigert werden kann, gestattet die erfindungsgemäße Anordnung der Fig. 2 eine fast beliebige Steigerung dieses Verhältnisses von 1: 3 an aufwärts und damit eine fast beliebige Lateralvergrößerung, die bei einem gegebenen Zylinderlinsentyp nur durch die mit dieser Steigerung allmählich abnehmende Bildschärf e limitiert wird.

Ausführungsbeispiel

Kondensorlinse K f — 8 cm

Schlierenünsen SK₁ und SK₂, f — 65 cm,

relative Öffnung 1: 10

Zylinderlinse ZY f = 12 cm

Objektiv 0 f = 40 cm

OW: BW der Zylinderlinse Z Y.... 1:4

Abstand d der Schlierenlinsen ..... 3 cm

Optische Baulänge 215 cm

Claims

PATENTANSPKUCH:

Optische Anordnung verkürzter Baulänge zur Wiedergabe der Änderungen von Brechungsindexgradienten bzw. ihres Verlaufes, insbesondere

- von Objekten einer Höhe unter 80 mm, nach den verschiedenen Varianten des Toeplerschen Prinzips (Linien-, Schatten- und Draht-Diagramm), die zugleich auch zur interferometrischen Wiedergabe der Änderungen von Brechungsindexgradien-

■ ten bzw. ihres Verlaufes nach dem Prinzip von Rayleigh geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Brennweiten des das Objekt (Z) in der Vertikalebene abbildenden sphärischen Objektivs (O) und des die Ebene des zweiten Spaltes [SP₂) in der Horizontalebene' abbildenden Zylinderobjektivs [ZY) mindestens 3,3 beträgt und daß das Zylinderobjektiv (ZY), in Richtung der Lichtbewegung gesehen, dem sphärischen Objektiv (0) im Abstand mindestens seiner Brennweite, gemessen an entsprechenden unendlich dünnen Ersatzsystemen, voransteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

-© 509 702 4.56