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Lichtquelle für polarisiertes Licht Bei einer Reihe technischer Anwendungen
von polarisiertem Licht wirkt die Tatsache, daß mit den bisher üblichen Polarisatoren
nur ein Bruchteil (theoretisch maximal 5o%) der ursprünglichen Lichtintensität zur
Ausnutzung gelangen kann, äußerst hemmend. Will man z. B. einen Scheinwerfer mit
linearpolarisiertem Licht, etwa für den blendungsfreien Fahrzeugverkehr, benutzen,
so beträgt die ausgestrahlte Intensität bei Verwendung von Polarisationsfolien nur
rund ein Drittel der ursprünglichen, so daß nach dem Durchgang durch die in Parallelstellung
befindliche Analysatorbrille nur etwa 2o bis 25 % der polarisierten Strahlung das
Auge erreichen; die übrige Energie wird in den Folien absorbiert und geht als Wärme:
verloren.
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Eine Möglichkeit, solche Verluste zu vermeiden., bestand zwar prinzipiell
bereits bei dem alten Glasplattensatt, jedoch benötigte man dazu eine sehr große
Zahl von Glasplatten, wodurch die reflektierte Komponente in die doppelte Anzahl
Teilbündel von abnehmender Intensität aufgespalten wurde. Vorschläge, alle: diese
Teilstrahlen auszunutzen und in ihrer Strahlen- und Schwingungsrichtung gleichzurichten,
sind zwar gemacht worden, aber wegen der schlechten Wirksamkeit und Unhandlichkeit
des Glasplattensatzes nie praktisch verwertet worden.
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Es sind schon sogenannte Interferenzpolarisatoren vorgeschlagen worden,
welche aus einer Mehrzahl zwischen prismatischen durchsichtigen Körpern eingebetteter,
abwechselnd hoch- und tiefbrechender Schichten bestehen und praktisch das gesamte
einfallende Licht in zwei verschiedenartig polarisierte und in verschiedener Richtung
verlaufende
Teilbündel umwandeln. Ein solcher Interferenzpolarisator
stellt sozusagen einen Mikroglasplattensatz dar, der von den Schwächen des alten
Glasplattensatzes frei ist und diesen in der. Leistungsfähigkeit weit übertrifft,
Es wurde auch bereits der Vorschlag gemacht, die beiden Komponenten gleichzeitig
nutzbar zu machen, wobei z. B. durch eine eingeschaltete doppelbrechende Platte
eine Drehung der Schwingungsrichtung für die zweite (reflektierte) Komponente erzielbar
ist, die durch einen zweiten Polarisator dann in die gleiche Fortpflanzungsrichtung
umgelenkt wird, in der die erste Komponente den ersten Polarisator durchsetzt.
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Die damit bereits gegebene Lösung der Aufgabe, eine Strahlung praktisch
verlustfrei in: einer Richtung zu polarisieren, ist jedoch nur für Lichtbündel mäßigen
Querschnitts verwendbar, da man sonst, wie man leicht einsieht, zu sehr großen und
deshalb schweren und kostspieligen Prismenkörpern gelangt.
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Die Erfindung befaßt sich mit technisch befrie digenden Abänderungen
der früher beschriebenen einfachen Ausführungsform, insbesondere für großflächige
Leuchten, z. B. Scheinwerfer. Diese Änderungen beruhen einerseits darauf, daß der
frühere Interferenzpolarisator in ein System nebeneinandergereihter Teilpolarisatoren
aufgespalten ist und anderseits . besonders zweckmäßige Arten der Strahlengangführung
zur Ausnutzung beider Komponenten angegeben werden. Die letzteren sind von entscheidender
Bedeutung für die jeweilige Anordnung des Polarisatorensystems.
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Für die Umlenkung des reflektierten Teilbündels in die primäre Strahlenrichtüng
-wurden prinzipiell die folgenden Möglichkeiten gefunden. Erstens kann man das reflektierte
Teilbündel, wie in den bisher bekannten Anordnungen, in die Richtung der ersten
Komponente unter Verdopplung des gesamten Lichtbündelquerschnittes einspiegeln.
Diese oft unerwünschte Vergrößerung des Lampenquerschnitts läßt sich erfindungsgemäß
vermeiden, wenn man zweitens das polarisierte Teilbündel in den Lampenraum zurückspiegelt
und damit die effektiv strahlendeLichtquellevergrößert. Die letztgenannte Methode
ist grundsätzlich neu und daher auch in Verbindung mit einem Einzelpolarisator Gegenstand
der Erfindung. Ihre- Wirkungsweise läßt sich folgendermaßen verstehen. Bekanntlich
ist das Beleuchtungsfeld eines Scheinwerfers ein nach Maßgabe der Spiegelbrennweite
vergrößertes Bild der Lichtquelle. In dem vorliegenden Fall besteht diese nicht
nur aus der tatsächlichen Lichtquelle, sondern auch aus deren durch die Rückspiegelung
in den Lampenraum erzeugtem Bild. Dabei kann man durch entsprechende optische Hilfsmittel
die beiden Lichtquellenbilder im Beleuchtungsfeld entweder gleich oder verschieden
groß machen. Zweckmäßig wird man die Lichtquelle so, justieren, daß ihr Bild unmittelbar
an- sie anschließt, da es bei einem Scheinwerfer wünschenswert ist, die Helligkeit
auf ein möglichst kleines Beleuchtungsfeld zu konzentrieren. In dem Sonderfall,
wo das Bild der Lichtquelle mit dieser selbst zusammenfällt, ergibt sich bei gleicher
Energiezufuhr eine erhöhte Temperatur des Strahlers.
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Die Abb. i und 2 zeigen Lösungen für den eben beschriebenen Fall der
Rückspiegelung der reflektierten Komponente, und zwar Abb. i für eine Anordnung
mit Kondensorlinse 2, Abb. 2 für einen Scheinwerfer mit Parabolspiegel 3.
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In beiden Fällen gelangt von der Lichtquelle i annähernd paralleles
Licht auf den Interferenzpolarisator, der aus den beiden Prismen q. und q' besteht,
zwischen denen die polarisierenden, abwechselnd hoch- und tiefbrechenden Schichten
g so eingebettet sind, daß für den Einfallswinkel a der auf sie auftreffenden Strahlen
die Beziehung gilt
(nh= Brechzahl der hochbrechenden; nt= Brechzahl der tiefbrechenden Schichten des
Polarisators, ng= Brechzahl der Glaskörper).
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Die Hälfte des Lichts, nämlich die in der Zeichenebene schwingende
Komponente durchsetzt den Polarisator geradlinig, die andere, senkrecht schwingende
Komponente wird reflektiert und trifft den Spiegel 8, der die Strahlen auf annähernd
demselben Wege in den Lampenraum zurückwirft, wo sie in Abb. i auf dem Reflektor
9 sich vereinigen, in Abb. 2 ein reelles Bild der Lichtquelle bei i' entwerfen.
Die gestrichelten Linien. beziehen sich auf die von den genannten Bildern der Lichtquelle
ausgehenden Strahlen, wobei die Divergenz zur Verdeutlichung stark übertrieben gezeichnet
ist. Zwischen Polarisator und Lichtquelle befindet sich eine Phasenverzögerungsplatte
io; welche von der reflektierten Komponente also jeweils zweimal durchsetzt wird,
so daß deren Schwingungsebene nach dem zweiten Durchgang, wenn. es sich um eine
geeignet orientierte A/4-Platte handelt, um 9o` gegenüber ihrer ursprünglichen Schwingungsebene
ge-
dreht ist.
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Findet die Reflexion der reflektierten Komponente - wie z. B. bei
Benutzung eines Parabolspiegels - unter größeren Einfallswinkeln und wiederholt
statt, so kann es zweckmäßig sein, zur Behebung der dadurch zusätzlich bewirkten
elliptischen Polarisation an Stelle der @/4-Phasenplatte eine Lamelle von anderer
Phasendifferenz zu verwenden, welche am besten für das jeweilige System experimentell
festgelegt wird.
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Mit der geschilderten Anordnung erzielt man infolge der wiederholten
Filterung der einen Komponente einen hohen Polarisationsgrad; sie bringt jedoch
andererseits noch den Nachteil mit sich, daß die mehrfachen metallischen Reflexionen,
sowie die durch sie bewirkten zusätzlichen Phasenverzögerungen, welche nicht über
das ganze Gesichtsfeld unter Umständen völlig zu beseitigen sind, Verluste ergeben
können.
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Diese lassen sich beim Parabolspiegel wenigstens zum Teil dadurch
beheben, daß man den Spiegel 8
als zylindrischen Hohlspiegel ausbildet
(ii in Abb. 3), wodurch die reflektierte Strahlung auf einen gleichfalls zylindrischen
Spiegel 12 geeigneter Brennweite mit vorgeschaltetem @/4-Plättchen 13 konzentriert
wird, der sie wieder annähernd parallel und um gd°' in der Ebene gedreht auf den
Polarisator wirft. Nach dem oben Gesagten wird dabei allerdings der Abbildungsmaßstab
für das durch die zweite Komponente entworfene Lichtquellenbild verändert. Um hierbei
einen Verlust infolge Abschattung der Lampe durch den Spiegel'i2 zu vermeiden, schaltet
man zweckmäßig dazwischen einen kleinen. - bei Scheinwerferlampen meist schon von
vornherein eingebauten - sphärischen Spiegel 14, der die Strahlung der Lampe in
dem betreffenden Sektor zum Scheinwerferspiegel umlenkt.
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Die geschilderten Methoden der Nutzbarmachung der zweiten Komponente
gewinnen nun erheblich an praktischer Bedeutung, wenn man, wie oben erwähnt, den
Interferenzpolarisator erfindungsgemäß in ein System von nebeneinanderliegenden
Einzelpolarisatoren aufspaltet. Eine Ausführungsform für ein solches System ist
in Abb. 4. dargestellt. Es besteht aus einer Reihe von zweckmäßig gleich großen
Einzelpolarisatoren 2o, welche jeweils an den von den polarisierenden Schichten
21 geschnittenen Kanten aneinandergereiht sind, so daß die Schichten zusammen eine
glatte Fläche 22 bilden. Die Herstellung dieses Systems geschieht zweckmäßig so,
daß man zwei auf einer Seite treppenförmig geschliffene oder gepreßte Glasplatten
auf den glatten Flächen verkittet, nachdem man eine derselben (oder beide) mit den
polarisierenden Schichten, belegt hat. Im allgemeinen wird man entweder durch die
Form des Scheinwerferspiegels 3 oder mit Hilfe von Kondensorlinsen anstreben, daß
paralleles Licht die Polarisatorplatten durchsetzt, so daß die Fläche 22 eine Ebene
ist; jedoch kann man solche Polarisatoren auch für divergentes Licht ausbilden,
indem man der Fläche 22 eine derartige Krümmung gibt, daß die auftreffenden Strahlen
sie unter überall gleichen Winkeln a schneiden, für welche die eingangs erwähnte
Beziehung (i) gilt.
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Dabei wird man auch die Treppenflächen 23 und 23' so legen, daß die
durchgehenden Strahlen ihnen parallel sind, sowie die Flächen 24 und 2q.' derart,
daß sie jeweils auf den ankommenden bzw. austretenden Strahlen senkrecht stehen.
Ferner soll zweckmäßig ein in einer Fläche 23 verlaufender Strahl auch in einer
Fläche 23' liegen, damit das gesamte Gesichtsfeld nicht zu oft unterbrochen wird,
unbedingt nötig ist jedoch diese Bedingung nicht.
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Die Treppenpolarisatoren nach Abb. 4 können zur Ausnutzung der reflektierten
Komponente mit sämtlichen vorher beschriebenen Arten der Umlenkung und Drehung dieser
Komponente kombiniert werden. In Abb. 4 ist der Fall gezeichnet, bei dem die reflektierte
polarisierte Komponente mittels des Spiegels 8 in den Lampenraum zurückgespiegelt
und durch die Phasenplatte io gedreht wird. Bei gekrümmter Fläche 22 wird man auch
den Spiegel 8 so krümmen, daß die auftreffenden Strahlen möglichst wieder in sich
selbst zurückgespiegelt werden. Bildet man dagegen den Treppenpolarisator aus zwei
symmetrisch zueinanderliegenden Teilen aus, deren Schichten sich in der Einfallsebene
unter annähernd go" schneiden (Abb. 5), so hat man den Vorteil, daß der Spiegel
8 entfällt, da nun die Rückspiegelung an den Polarisatoren selbst erfolgt, außerdem
ergibt sich eine beträchtliche Raumersparnis.
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Das Prinzip der Treppenpolarisatoren läßt sich auch umkehren, indem
man die polarisierenden Schichten, wie Abb. 6 zeigt, treppen- oder riffelförmig
ausbildet, wobei die einzelnen Riffelflächen abwechselnd unter annähernd ± 45`°
gegen die einfallende Strahlenrichtung geneigt sind. Es bilden also zwei benachbarte
Riffelflächen zusammen einen Winkel von etwa 9o°, so daß ein auf eine Riffelfläche
auffallender Strahl nach Reflexion an dieser und der benachbarten Fläche in seine
Ausgangsrichtung zurückgeworfen wird. Zweckmäßig wird die riffelförmige Polarisatorschicht
so hergestellt, daß man auf eine geeignet geformte durchsichtige Unterlage die Schichten
aufbringt und die vorhandenen Furchen entweder mit einem durchsichtigen Stoff ausgießt
oder mit einem zweiten, in geeigneter Form geschliffenen oder gepreßten Körper verkittet.
Falls erwünscht, kann auch. dieser zweite Körper noch polarisierende Schichten tragen.
Es empfiehlt sich dabei, das gesamte System so auszubilden, daß es äußerlich einer
planparallelen Platte gleichkommt (Abb.6). Um das durch einen derartigen Polarisator
im Lampenraum erzeugte Bild der Lichtquelle nicht mit dieser selbst zusammenfallen
zu lassen, muß man die Strahlen ein wenig gegen die Normalfläche der Riffelflächen
geneigt einfallen lassen.
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Die Ausnutzung der zweiten Komponente läßt sich bei derartigen Polarisatorensystemen
noch nach einem weiteren erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren bewerkstelligen.
Dieses beruht darauf, daß man den Eintritt der primären unpolarisierten Strahlung
in das Polarisatorensystem auf voneinander getrennte streifenförmige Flächen beschränkt,
wobei diese Flächen auch in ihren Projektionen auf eine Fläche senkrecht zur Richtung
der ankommenden Strahlen durch Zwischenräume getrennt sind. Die Durchführung dieses
Prinzips kann beim Treppenpolarisator z. B. so erfolgen, daß man der von den Strahlen
zuerst getroffenen prismatischen Platte die in Abb, 7 gezeichnete Form gibt. Die
den Lichteintritt sperrende Oberfläche 25 liegt parallel zu den Schichten 21 und
ist nach außen und innen spiegelnd ausgebildet. Das durch die Fläche 24 eintretende
Licht wird von den Schichten 21 teils durchgelassen, teils auf den Spiegel 25 geworfen,
vor welchem vorteilhaft noch die drehende Phasenlamelle 3o eingelegt ist. Ihre Phasendifferenz
ist so bemessen, daß sie zusammen mit der durch die Spiegelung bewirkten für die
zweimalige Durchsetzung gerade 2./2 ausmacht. Die reflektierte und gedrehte Komponente
kann dann die Schichten 21 durchsetzen und zusammen mit
der durchgehenden
Komponente bei 2q.' austreten. Das auf die Flächen 25 auffallende Licht kann entweder
über einen parallel zu den Schichten 2i gestellten. Spiegel 26 auf die Fortsetzung
desselben Treppenpolarisators oder auf ein ähnliches Polarisatorensystem fallen,
oder man verwendet bereits an Stelle von 26 ein derartiges System.
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Während die eben beschriebene Ausführungsform zwangläufig mit einer
Querschnittverdopplung des Strahlenbündels verbunden ist, läßt sich eine solche
bei einer weiteren erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung umgehen, welche ebenfalls
auf dem Prinzip der beschränkten Eintrittsflächen beruht. Sie unterscheidet sich
von. der vorhergehenden Ausführung des Treppenpolarisators dadurch, daß auf den
Flächen 25, welche jetzt nur glasseitig verspiegelt zu sein. brauchen, Prismen aufgekittet
sind, deren Kathetenflächen mit den Ebenen von 23 und 24 zusammenfallen. Die mit
24 zusammenfallenden Flächen sind verspiegelt, so daß das auf sie treffende Licht
wieder in den Lampenraum zurückgelangt.
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Selbstverständlich kann die Rückspiegelung in den Lampenraum auch
durch eine in Streifen verspiegelte, senkrecht in den Strahlengang gestellte Glasplatte
bewirkt werden.
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Die Ablenkung der einfallenden Strahlen durch Spiegelung von den abzudeckenden
Flächen, die unvermeidlich mit gewissen. Verlusten verbunden ist, läßt sich durch
eine weitere, ebenfalls zur Erfindung gehörende Lösung des Problems völlig umgehen.
Man schaltet zu diesem Zweck in den Strahlengang des parallelen Scheinwerferlichts
ein teleskopisch-zylindrisches Abbildungssystem ein, welches eine periodische Einschnürung
des Strahlenbündelquerschnitts auf die Eintrittsflächen der Polarisatorenelemente
bewirkt. Dies läßt sich z. B. in der Weise realisieren, daß man (vgl. Abb. 8) ein
System von aneinandergereihten positiven streifenförmigen Zylinderlinsen 3 i verwendet,
derart, daß die Breite einer Zylinderlinse doppelt so, groß ist wie die Breite der
Eintrittsflächen der Polarisatorenelenzente und daß die Mittelebene jedes Zylinderlinsenstreifens
mit der Mittelebene einer Eintrittsfläche zusammenfällt. Im Abstand der halben Brennweite
dieses Systems befindet sich ein weiteres negatives Linsensystem 32 von halber Brennweite;
die dadurch wieder parallel gerichteten Strahlen treten anschließend in die Eintrittsflächen
des Polarisatorensystems ein. Für die Öffnung des Linsenrasters empfiehlt sich etwa
ein Verhältnis i : io. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß man die gesamte Strahlung
ohne Änderung des normalen Lichtbündelquerschnitts und nahezu verlustlos polarisieren
kann..
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Die beiden Zylinderlinsensysteme können auch zu einem einzigen Körper,
etwa nach Art der Abb. 9; zusammengezogen werden, der dann besonders einfach durch
Pressen von Glas oder Kunststoff herzustellen ist.
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Die Treppenpolarisatoren besitzen zwar eine vorzügliche Wirksamkeit,
haben aber den Nachteil, daß sie bei exakter Ausführung der Treppenflächen kostspielig
sind, während eine weniger exakte Aus= führung. leicht zu Streuverlusten führt.
Diese Nachteile fallen bei einer weiteren erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführungsform
von Polarisatorensystemen fort, die zudem die Vorteile eines geringen Raumbedarfs,
äußerlich glatter Flächen und einfacher Herstellung vereinigt.
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Das Prinzip dieser Art von, Polarisatoren ist in A66. io dargestellt.
Zwischen parallelepipedförmigen, Prismenkörpern 33 liegen. jeweils parallel und
äquidistant zueinander die polarisierenden Schichten 36 und 36', und zwar sind die
Abstände so gehalten, daß die Projektionen der Schichten auf eine zu den durchtretenden
Strahlen senkrechte Ebene lückenlos aneinanderschließen. Sie können sich dabei auch
gegenseitig überdecken (Abb.. i i), was den Vorteil bringen kann, daß der Polarisationsgrad
noch beträchtlich erhöht wird. Das durch die Flächen 34 eintretende Licht (Abb.
io) durchsetzt mit der einen Komponente die Schicht 36 und tritt bei 35 wieder aus,
die andere, senkrecht dazu schwingende Komponente wird .durch 36 auf die benachbarte
Schicht 36' reflektiert und von dieser wieder in die ursprüngliche Richtung umgelenkt.
Hier wird sie noch durch ein 2/2-Phasenplättchen 38 um 9o° in der Schwingungsebene
gedreht. Hinter der Schicht 36' ist die Fläche zweckmäßig geschwärzt, um etwaiges
Störlicht abzufangen. Um die Lampenstrahlung voll auszunutzen, muß man also nur
dafür sorgen, daß das auf die Flächen 39 fallende Licht ebenfalls ausgenutzt wird.
Dies kann wieder nach den. bei den. Treppenpolarisatoren beschriebenen-Verfahren
erreicht werden, indem man entweder die Flächen 39 verspiegelt oder eine schräg
in den Strahlengang gestellte, streifenweise verspiegelte Platte vor das Polarisatorensystem
einschaltet oder ein Zylinderlinsensystem .in der oben angegebenen Weise zur Einschnürung
der Strahlenbündel auf die Durchschnittsflächen 34 verwendet.
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Ist das zu polarisierende Strahlenbündel nicht parallel, so bekommt
man mit dem beschriebenen äquidistanten Polarisatorensystem entweder zum Teil unpolarisiertes
oder falsch polarisiertes Licht. Es ist in diesem Fall möglich, das verkittete Prismensystem
- so auszubilden, daß in einem Schnitt, parallel zur Einfallsebene betrachtet (Abb.
z2), die Begrenzungsflächen jedes Polarisatorenelements senkrecht zu den durchgehenden
Strahlen stehen und die die polarisierenden Schichten enthaltenden Trennflächen
jeweils in ihrer Mitte von den ankommenden Strahlen unter dem Winkel a getroffen
werden, für den die Beziehung (i) gelten soll. Man kann aber auch, wenn man die
Parallelität der Prismenflächen nicht aufgeben will, so verfahren, daß man die polarisierenden
Schichten nicht mehr äquidistant, sondern in solchen Abständen anordnet, daß die
durchgehenden Strahlenbündel jeweils gerade ein polarisierendes Schichtensystem
voll ausleuchten (Abb. i3). Die Darstellung von Abb. 13 berücksichtigt dabei nicht
die Brechung der Strahlen im Prismenkörper, welche bewirkt, daß auch bei stärkerer
Divergenz
bzw. Konvergenz die Abstandsverschiebungen der Schichtsysteme
verhältnismäßig gering bleiben, so daß auch die Änderungen des Einfallwinkels a
für die Schichten innerhalb der Gültigkeitsgrenzen von Gleichung (i) gehalten werden
können.
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Bei Verwendung von ungefiltertem Glühlicht und visueller Beobachtung
wird man die Dicke der Phasenplättchen so bemessen, daß die gewünschte Phasenverzögerung
für das Maximum der spektralen Augenempfindlichk eitskurve, also Ao = 555 m,u, eintritt.
In den bisher beschriebenen Anordnungen, bei denen die Phasenplate nach dem Austritt
aus dem polarisierenden System durchlaufen wird wie in Abb. io, ii und 12 und 13,
wird man daher für die gedrehte Komponente in den von 10 weiter entfernten Spektralgebieten
keine völlig lineare Polarisation erzielen können; mit einem gekreuzten Analysator
beobachtet man somit in diesem Fall ein schwaches, violett- bis purpurngefärbtes
Restlicht. Um bei besonders hohen Ansprüchen an die Reinheit der Polarisation auch
dieses Restlicht auszuschalten, kann man die erfindungsgemäß vorgeschlagenen obigen
Anordnungen noch dadurch verbessern, daß man ein weiteres polarisierendes System
hinzuschaltet, wofür in Abb.14 ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Hierin bedeuten
36 und 36' die polarisierenden Schichten des ersten Polarisatorensystems, 38 die
71/2-Phasenplatten, 36a und 36ä die Schichten des zusätzlichen Polarisatorensystems.
Die Flächen 41 und 42 sind zweckmäßig geschwärzt; 40 kann je nach dem Beleuchtungssystem
verspiegelt oder geschwärzt sein. Die polarisierenden Schichten 36a sind an sich
unnötig und können auch wegfallen.
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Die für die Fertigung erschwerende Prismenfläche 42 läßt sich umgehen,
wenn man die durchgehende Komponente dreht und die Korrektur der Polarisation durch
ein Polarisatorensystem vornimmt, dessen Elemente doppelt so große Abstände voneinander
haben können wie die des ersten Systems. Abb.15 zeigt ein Beispiel für diese Lösung.
Die durch die Eintrittsfläche 34 ankommende Strahlung wird durch die Schicht 36
in die Parallel- und Senkrechtkomponente zerlegt, wovon die erstere durch das 2/2-Phasenplättchen
38 gedreht auf den Polarisator 46 fällt, dessen Rückseite 47 geschwärzt ist; von
hier verläßt sie nach Reflexion am gegenüberliegenden Polarisator 46' die Anordnung.
Die andere (senkrechte) Komponente wird lediglich an den Polarisatoren 36 und 36'
reflektiert und verläuft dann parallel und gleichgerichtet mit der ersten Komponente.
Eine der Flächen 46 und 46' kann hier natürlich auch durch eine gewöhnliche metallische
Spiegelschicht 46" (Abb. 16) ersetzt werden. Wenn man dagegen den Polarisator 46
durch eine solche Spiegelschicht ersetzt, so kann man die Phasenplatte 38 auch parallel
vor dieser liegend anordnen (Abb. 16), muß dann aber die Phasenverzögerung so wählen,
daß sie zusammen mit der durch den Spiegel bewirkten beim Hin- und Hergang gerade
@/2 ausmacht. Im letzteren Fall kann man auch die beiden Polarisatorensysteme zu
einem gemeinsamen System verschmelzen, indem man nach Abb. 17 Polarisatorenelemente
verwendet, deren polarisierende Schichten 36 und 36' kontinuierlich durchlaufen
und sich in ihrer Projektion senkrecht auf die Strahlenrichtung jeweils zur Hälfte
gegenseitig überdecken, während die (ebenfalls kontinuierlich durchlaufenden) Spiegelschichten,
Schwärzungsschichten und Phasenplättchen in derselben Projektion genau aneinander
schließen. Die hinter der Lichteintrittsfläche 34 liegenden Schichten 36 sind also
einerseits benachbart den Schichten 36' mit der Schwärzungsschicht 47, anderseits
den Phasenlamellen 38, welche rückwärts an die Spiegelschicht 46" grenzen. An der
Rückseite der Spiegelschicht 46" liegt unmittelbar die Schwärzungsschicht 47 des
nächsten Elements.
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Die beiden letzten Lösungen, namentlich die in Abb. 17 dargestellte,
sind von besonderem Vorteil für die Fertigung; es empfiehlt sich nämlich, die Polarisatorensysteme
von Abb. io bis 17 in der Weise herzustellen, daß man so viele Planplatten, wie
das fertige System Einzelelemente enthalten soll, nach Belegung mit den polarisierenden
Schichten hart verkittet und dann in der verlangten schrägen Richtung in Platten
der gewünschten Dicke durchschneidet und an den Schnittflächen poliert (Abb. 18).
Zuletzt unterzieht man den ganzen Körper zur Behebung von Spannungen noch einer
Wärmebehandlung mit langsamer Abkühlung nach bekannten Regeln. Legt man nun bei
der Ausführung von Abb. 16 oder 17 die Phasenplatte 38 parallel vor die ersatzweise
aufgebrachte Spiegelschicht 46a, so kann man bei der Fertigung die ganzen Platten
mit der Phasenfolie überziehen, verspiegeln, schwärzen und dann verkitten. Damit
fällt die schwierige Justierarbeit fort, die für die Anordnung der Phasenplatten
in der Ebene 44-45 nötig ist.
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Zum Aufbau der polarisierenden Interferenzschichten eignen sich, wie
bekannt, z. B. Kieselsäure, Erdalkalifluoride oder Kryolith als tiefbrechende Sulfide
des Zinks oder Kadmiums, Schwermetallchloride, wie Bleichlorid oder Thälliumchlorid,
sowie Metalloxyde, wie die des Titans, Antimons oder Zinns, als hochbrechendes Schichtenmaterial,
wobei das Aufbringen in bekannter Weise entweder im Vakuum durch Verdampfen bzw.
Zerstäuben oder durch Niederschlagen aus kolloidalflüssiger oder gasförmiger Phase
erfolgen kann. Die linear polarisierten Teilbündel, die man bei Verwendung ausschließlich
isotroper Schichtsubstanzen erhält, können durch Hinzuschaltung geeignet orientierter
.1/4-Plättchen natürlich auch in zirkular oder elliptisch polarisierte Strahlung
umgewandelt werden. Dies ist von besonderer Bedeutung für Nebelscheinwerfer, bei
denen bekanntlich durch Verwendung von zirkularpolarisiertem Licht die Rückstreuung
stark reduziert werden kann.
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Die obenerwähnte Abhängigkeit der Phasenverzögerung von der Wellenlänge,
welche an den Enden des Spektrums zu einer Abweichung von
der Linearität
der Polarisation führen kann, läßt sich umgekehrt aber auch unter Umständen durch
die damit verbundenen Farbwirkungen ausnutzen. Wählt man für linearpolarisiertes
Licht z. B. Phasenverzögerer höherer Ordnung (also 3 2/2, 5 - #/2 usw.),
so wird der Spektralbereich hinreichender Linearität immer enger, dafür tauchen
im Sichtbaren nun unter Umständen mehrere Linearitätsstellen auf, zwischen denen
Bereiche elliptischer bzw. zirkularer Polarisation liegen. Nimmt man beispielsweise
einen Phasenverzögerer von 7 2,/2 für i. = 550 mau, so hat man eine Phasenverzögerung
von 5 @/2 bei 770 m,u und von 9 A/2 bei 430 m,u. An diesen drei Stellen würde
also das Licht durch einen gekreuzten Analysator völlig gelöscht, bei' 2. = 64o
bzw. 480 m,u (Phasenverzögerung = 3 bzw. 4 A) würde dagegen nur eine Aüslöschüng
der einen Komponente stattfinden, da die andere nicht gedreht würde; an allen anderen
Stellen des Spektrums hätte man dagegen elliptisch bzw. zirkular polarisiertes Licht.
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Die dadurch bewirkten Farbeffekte können etwa für Signalzwecke Verwendung
finden.
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Als Phäsenverzögerer nimmt man am bequemsten glasklare organische
Stoffe, die während der Verfestigung bei der Herstellung einer gerichteten Spannung
ausgesetzt sind, z.B. Folien aus Zelluloseester oder Polyvinylalkohol.
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Als Material für die Einbettprismen der Polarisatorenschichten eignet
sich spannungsfreies Glas beliebiger Art, auch organisches Glas, wobei stets die
Beziehung (i) zu berücksichtigen ist; vorteilhaft ist jedoch, wenn außerdem noch
für die Abbesche Zahl des Prismenmaterials die Beziehung
erfüllt ist, wo ,uh die Abbesche Zahl des hochbrechenden Schichtenmaterials bedeutet.