DE842856C - Vorrichtung zum Nachweis der zweidimensionalen Abweichungen des Lichtes von einer Normalrichtung unter Verwendung des Schlierenverfahrens - Google Patents

Vorrichtung zum Nachweis der zweidimensionalen Abweichungen des Lichtes von einer Normalrichtung unter Verwendung des Schlierenverfahrens

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DE842856C
DE842856C DE1949P0039850 DEP0039850D DE842856C DE 842856 C DE842856 C DE 842856C DE 1949P0039850 DE1949P0039850 DE 1949P0039850 DE P0039850 D DEP0039850 D DE P0039850D DE 842856 C DE842856 C DE 842856C
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DE1949P0039850
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Hans Dr Wolter
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DR HANS WOLTER KIEL
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DR HANS WOLTER KIEL
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/50Optics for phase object visualisation
    • G02B27/54Schlieren-optical systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Nachweis der zweidimensionalen Abweichungen des Lichtes von einer Normalrichtung unter Verwendung des Schlierenverfahrens Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, durch die unter Verwendung des Schlierenverfahrens die Ablenkungen des Lichtes gegenüber einer definierten Normalrichtung kenntlich gemacht werden, die irgendwelche Stellen eines lichtdurchlässigen Prüfobjekts, z. B. einer Glasplatte, einer Filterplatte, einer Linse, hervorrufen. Diese Ablenkung kann nach zwei Dimensionen geschehen, läßt sich daher auch nur durch mindestens zwei Zahlenangaben kontinuierlich und vollständig beschreiben.
  • Unter den bekannten Schattenschlierenverfahren lassen einige sowohl die Richtung als auch den Betrag der Ablenkung messen, haben aber zum Teil den Nachteil einer nicht eindeutigen und scharfen Zuordnung zwischen der Ablenkung und dem Ort im Objekt, der die Ablenkung hervorruft, und zum anderen Teil den Nachteil einer gitterartigen Aufteilung des Objekts und damit den Verlust der Kontinuität').
  • Zuordnung und Kontinuität sind dagegen bei den Schlierenverfahren gesichert, die das Objekt auf die Beobachtungsebene abbilden; bei diesen ist jedoch 1) Hubert Seh@irdin. A)ie Schlierenverfahren und ihre Anwendungen«, Ergebnisse der exakten Naturwissenschaften, 20. IM -, 8. 311:11 11942 1, s. 8. 3:18 und 362. die gleichzeitige Erkennbarkeit beider Dimensionen der Ablenkung, also z. B. Betrag und Richtung, ein ungelöstes Problem. Die bekannten Verfahrene) bestimmen meist zunächst nur eine Komponente der Ablenkung; die zweite wird dann nötigenfalls durch eine Wiederholung des Verfahrens nach Drehung des Objekts oder wesentlicher Teile der Apparatur nachträglich gemessen. Andere Verfahren begnügen sich nur mit der Feststellung des Ablenkungsbetrages und verzichten auf die Messung der Ablenkrichtung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Ablenkungen bezüglich beider Dimensionen dadurch mit einem Blick erkennbar, daß Farbtonänderungen die Ablenkung in der einen Dimension und Änderungen in der Helligkeit oder dem Sättigungsgrad der Farbe die in der anderen Dimension anzeigen.
  • Die Verwendung der Färbe im Schlierenverf ahren ist zwar schon von S c h a r d i n 3) angegeben worden, nicht aber in der erfindungsgemäß vorgesehenen Weise und zu dem gleichen Zweck, sondern stets nur im Zusammenhang mit einer eindimensionalen Kennzeichnung. Änderungen der Helligkeit und der Farbe bezogen sich bei S c h a r d i n sets auf die gleiche lineare Ablenkung.
  • Die Vorrichtung ge_rrtäß der ,Erfindung sei an einem Beispiel erläutert.
  • In Fig. i bezeichnet a eine von links beleuchtete Kreisblende. die, aus der optischen Achse gesehen, einen Anblick nach Fig. 2 zeigen würde. Sie befindet sich in der linksseitigen Brennebene des Kondensators b, der jedes von einem Punkte der Blende a ausgehende Lichtbündel in ein Parallelstrahlenbündel umwandelt. Dieses Lichtquellendiaphragma a kann statt kreisförmig auch dreieckig sein oder eine beliebige andere Form besitzen. Auf dem Objekttisch liegt ein durchsichtiges Schlierenobjekt c, z. B. ein Objektträger mit aus der Mutterlauge auskristallisierenden Kristallen oder einer Glasplatte mit mehr oder weniger großen Abweichungen von der Planparallelität der Flächen oder von der Homogenität des Materials.
  • Das Objektiv d bildet (Jas Objekt c auf die Beobachtungsebene f ab, und das so entstehende Bild gibt ohne weiteres keinen Aufschluß über die Schlieren, Kristallflächen od. ähnl. Doch genügt bekanntlich die Anbringung einer Messerschneide in der bildseitigen Brennebene e des Objektivs nach dem Vorgangs T o e p 1 e r s , um die Schlieren durch Hell- oder Dunkelschattierungen im Bilde sichtbar zu machen. Die obengenannten prinzipiellen Mängel dieses und eines jeden nur mit Helligkeitsunterschieden arbeitenden Schlierenverfahrens werden nur dadurch behoben, daß in der bildseitigen Brennebene e das Objektiv statt der Toeplerschen Schneide erfindungsgemäß eine Farbfelderplatte s angebracht ist, die zweckmäßig aus mindestens drei Sektoren (rot, grün, blau) zusammengesetzt ist, da zwei Farbsektoren keine eindeutige Kennzeichnung gestatten. Vorzugsweise verwendet man eine dem Ostwaldschen Farbenkreis entsprechende, mehr oder weniger kontinuierliche Sektorteilung in Rot, Orange, Gelb, Gelbgrün, Blaugrün, Violett und Purpur, wie sie Fig. 3 beispielsweise zeigt.
  • Solange kein Objekt auf dem Objekttisch liegt, wird die das Lichtquellendiaphragma darstellende Kondensorblende a durch den Kondensor b und das Objektiv d scharf in die Ebene e als Kreis abgebildet. Die Farbfelderplatte s sei in der Ebene e symmetrisch zu diesem Kreise justiert, so daß durch die Farbenmischung das gesamte Gesichtsfeld der Beobachtungsebene f gleichmäßig weiß erscheint.
  • Legt man nun auf den Objekttisch z. B. eine Glasplatte, deren begrenzende Ebenen einen Keilwinkel einschließen, und lenkt diese Platte das Licht infolge dieses Keilwinkels z. B. nach oben ab, so wird das Kreisbild der Kondensorblende a nun auf der Farbfelderplatte s nach oben verschoben, und das Licht passiert daher einen im Mittel roten Bereich, wie die Fig.4 andeutet. Die prismatische Glasplatte wird also rin diesem Falle purpurrot auf der Beobachtungsebene f abgebildet werden, und zwar wird die Farbe um so gesättigter erscheinen, je mehr das Blendenbild aus der Symmetrielage verschoben wurde, d. h. je stärker die Glasplatte das Licht aus seiner ursprünglichen Richtung, in Fig. i und 4 gestrichelt, ablenkt.
  • Eine zweite z. B. nach unten ablenkende Glasplatte, die neben die erste Platte auf den. Objekttisch gelegt wird, muß in entsprechender Weise grün Farben abgebildet werden, und eine Platte mit Bezirken, die das Licht verschieden ablenken, wird ein vielfarbiges Bild ergeben, dessen Farbton an jeder Stelle die Richtung und dessen Farbsättigung die Größe jener Ablenkung für die entsprechende Objektstelle kennzeichnet. Die Farbfelderplatte s ist zweckmäßig so zu justieren, daß ihr Zentrum annähernd mit dem Schwerpunkt des Lichtquellendiaphragmenbildes zur Deckung kommt. Wird nun auf der Farbfelderplatte s das Bild des Lichtquellendiaphragmas a, das bei der normalen Lichtrichtung vorläge, durch eine zusätzliche, der Größe des Lichtquellendiaphragmenbildes genau angepaßte und lichtundurchlässige Scheibe abgedeckt, so werden. in der Beobachtungsebene die Teile des Objekts um so heller abgebildet, je mehr sie das Licht aus der Normalrichtung ablenken, und zwar jeweils in einer anderen Farbe, die erkennen läßt, in welcher Richtung die Ablenkung aus der Normalrichtung geschieht. Die Normalrichtung selbst wird durch Dunkelheit angezeigt.
  • Verzichtet man auf das Abdecken des Lichtquellendiaphragmenbildes, so läßt der Sättigungsgrad des Farbtons die Größe und die Farbe selbst die Richtung der ,Ablenkung erkennen. Die Normalrichtung ist bei dieser Ausführungsform durch neutrales Weiß kenntlich. Diese Ausführung zeichnet sich durch größere Einfachheit und bessere Aus-2) Hubert Schardin, »Die Schlierenverfahren und ihre Anwendungene, Ergebnisse der exakten Naturwissenschaften, 20. Bd., S. 303 [1942], e. S. 316 ff. .
  • 3) Ebenda S. 343 bis 347. nutzung der Apertur aus; das ist besonders für die mikroskopische Anwendung wichtig.
  • Die vorbeschriebene Ausführung erfaßt die beiden Dimensionen der Ablenkung durch Polarkoordinaten. Entsprechend einer Koordinatentransformation kann die Vorrichtung auf beliebige Koordinatensysteme übertragen werden. Durch die entsprechende Ausführung der Farbfelderplatte resultieren Ausführungsformen,, die im Grundprinzip alle miteinander übereinstimmen.
  • In welcher Weise außerdem auch durch Änderung des Lichtquellendiaphragmas nach Abwandlungen der Einrichtung möglich sind, mag unter Beibehalten der Polarkoordinaten an einem Beispiel beleuchtet werden. Lichtquellendiaphragma sei das Äußere eines Kreises, eines Dreiecks oder eines anderen einfach zusammenhängenden Gebietes. Die Farbfelderplatte «-erde so ausgebildet, daß die Normalrichtung durch Weiß gekennzeichnet ist. Alsdann ist die Ablenkung wieder durch die Änderung des Farbtons bzw. der Farbtiefe oder die Helligkeit bei Abdecken eines Teiles der Farbfelderplatte empfindlich wahrnehmbar.
  • Selbstverständlich können, wie bei jedem abbildenden Schlierenverfahren, aus dem beschriebenen Beispiel neue Ausführungsformen der gleichen Art gewonnen werden, wenn Lichtquellendiaphragma und Farbfelderplatte ihren Ort austauschen. Ferner kann oft auf jedes Lichtquellendiaphragma überhaupt verzichtet werden und statt dessen die Lichtquelle selbst oder ein scharfes oder ein unscharfes Bild derselben oder überhaupt ein irgendwie begrenzter beleuchteter Bezirk benutzt werden. Es liegt gerade im Wesen der Farbempfindlichkeit des Auges, daß selbst einfachste Ausführungsformen des Schlierenverfahrens noch zu sehr guten und auch für quantitative Untersuchungen brauchbaren Resultaten führen. Messungen der Ablenkrichtung können z. 13. so vorgenommen werden, daß das Objekt oder auch die Farbfelderplatte meßbar gedreht werden, bis ein bestimmter, empfindlich wahrnehmbarer Farbumschlag eintritt.
  • Der Anwendungsbereich der Vorrichtung umfaßt alle Aufgaben, bei denen die Ablenkung des Lichtes Gegenstand der Untersuchung ist, speziell alle solchen, hei denen Schlierenverfahren überhaupt einsetzbar sind.
  • Besondere Bedeutung hat die Anwendung auf die Mikroskopie. Wird beispielsweise in die hintere Brennebene des Objektivs eine Farbfelderplatte, vorzugsweise eine Farbsektorplatte, gesetzt, so werden die Prüfobjekte farbig abgebildet; insbesondere sind bei zweckmäßiger Beleuchtungsapertur Bilder von Kristallen zu erhalten, die über die Lage jeder einzelnen Kristallfläche Aufschluß aus der Farbe und ihrem Sättigungsgrad geben und die u. a. die Parallelverschiebung der Flächen bei dem Kristallwachstum scharf nachweisen lassen.
  • Die Farbfelderplatte kann auch unter dem Prüfobjekt, etwa in der unteren Brennebene des Kondensors, oder auch zwischen Mikroskop und Mikroskopierlampe, ja sogar in der Mikroskopierlampe ohne Veränderung des Mikroskops selbst eingesetzt werden, ohne daß die wesentlichen Wirkungen verlorengehen. Manchmal ist es nützlich, die Apertur des Mikroskopobjektivs zu begrenzen oder bei Verwendung der Farbfelderplatte im Objektiv selbst die Beleuchtungsapertur klein zu halten. Doch ist das für die Güte der Messung meist nicht wesentlich.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Nachweis der zweidimensionalen Abweichungen des Lichtes von einer Normalrichtung unter Verwendung des Schlierenverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß als Schlierenblende eine Farbfelderplatte verwendet ist, derart, daß die Abweichung in der einen Diapension, z. B. Richtung, durch Farbtonänderung und die in der zweiten Dimension, z. B. Größe der Abweichung, durch Helligkeitsänderungen oder Änderungen des Farbsättigungsgrades kenntlich werden.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfelderplatte in mindestens zwei, vorzugsweise drei oder noch mehr Farbfiltersektoren aufgeteilt ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, däß das urabgelenkte Bild des Lichtquellendiaphragmas in der Ebene der Farbfelderplatte abgedeckt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtquellendiaphragma und die Farbfelderplatte örtlich gegeneinander austauschbar sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfelderplatte ohne vor- oder nachgeschaltetes Lichtquellendiaphragma im Strahlengang angeordnet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung derselben in Verbindung mit einem Mikroskop.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilterplatte und bzw. oder das Prüfobjekt drehbar angeordnet sind.
DE1949P0039850 1949-04-14 1949-04-14 Vorrichtung zum Nachweis der zweidimensionalen Abweichungen des Lichtes von einer Normalrichtung unter Verwendung des Schlierenverfahrens Expired DE842856C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2851921A (en) * 1955-09-13 1958-09-16 Lockheed Aircraft Corp Device for observing refractive index variations

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US2851921A (en) * 1955-09-13 1958-09-16 Lockheed Aircraft Corp Device for observing refractive index variations

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