Mikrorauheit und deren Messung-Teil 2

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  • Liebe Mikrorauheitsforscher.


    Lange hat es gedauert, es war ja sehr viel Arbeit daran, aber jetzt ist es so weit, dass ich euch einen Erlebnisbericht schreiben kann.
    Die Idee, den Lyot-Test mit einem Phasenkeil zu optimieren, ist derart überzeugend, dass ich bis jetzt unnachgiebig daran gearbeitet habe.
    Der Grund war die Hoffnung, man könne damit bei jeder Dichteplatte die noch nicht ganz erreichte Lambda/4 Bedingung optimal einstellen.
    Diese Erwartung hat Rainer gut geschildert:


    <font color="yellow">„Mit dem von Michael auf Seite 3 verlinkten Rechner und den angegebenen Werten komme ich für 500nm Wellenlänge auf N = 2916 und eine Phasenverschiebung von 123° . Leider ist die Kurve bei 500nm recht steil .
    Das tatsächliche N für eine Wellenlänge kann man zum Glück ausmessen .
    Bleibt noch die Phasenverschiebung . Addiert man zu einem Einheitsvector von +90° einen weitereren Einheitsvector von +110° ergibt das einen Vector der Länge 1,97 . Hier wirkt sich der Winkelfehler kaum aus . Addiert man zu +90° -110° , bleibt ein Vector von ca. 0,34 (sin 20°) übrig ,statt Null bei -90° . Genaue Messungen ohne exakte Phase sind danach nicht möglich .


    Ohne Phasenkeil ist das erste Verfahren von Lyot die "direkte Untersuchung der diffraktierten Welle " (Megathread Seite 34) möglicherweise für die Ermittlung der RMS Fehler auch nicht ungenauer wier messen mit ungenauer Phase und N .
    Gruß Rainer
    Ideal wäre der Lyotsche Phasenkeil den Alois in Arbeit hat , weil man damit die Phase unabhängig von der Dichte verändern kann .
    Ändert man die Phasenverschiebung von +90° auf -90° oder was das gleiche bewirkt auf + 270° kehrt sich nur bei allen Strukturen die keine Phaseninversion erzeugen hell - dunkel um . Gruß Rainer „</font id="yellow">


    Also habe ich zuerst einmal einen transparenten Probephasenkeil poliert mit ein wenig mehr als 4 Lambda Phasenverschiebung, um sicher zu sein.
    Damit ich alles selbst probieren kann, was ich brauche.
    Hier der erste Phasenkeil:
    Bild 1



    Gemessen habe ich ihn in Autokollimation, indem ich ihn in den parallelen Strahlengang zwischen dem Parbolspiegel ganz nahe vor den Planspiegel gestellt habe.
    Im rechten Teil kann man sehen, dass ein wenig mehr als 4 Lambda Verschiebung möglich ist.
    Also müsste beim Durchschieben die Wirkung der Phasendrehung viermal sichtbar sein.


    Nun kommt ganz spannend die erste Messung in der Erwartung dass ich jetzt alles sehen kann was Rainer beschrieben hat.
    Mit großem Staunen musste ich feststellen, dass die Lambda/4 Schritte nicht erkennbar waren, und sich statt dessen eine kontinuierliche Kontrastabschwächung
    zeigte, die je nach Rauigkeit auf einer Verschiebung von 2 bis 3 Lambda den Kontrast verschwinden lässt.
    Auch sind die Ripple nicht stehen geblieben, sondern an der Fläche weiter gewandert.
    Jetzt musste ich überlegen wie ich euch das sichtbar machen kann. Diesmal habe ich wiederum das große Glück einen passenden Astrokollegen
    In meiner Nähe zu haben. Diesmal war es Philipp Salzgeber in Wolfurt.
    Er hat mir zugesagt, dies mit einer gif Animation zu machen und dies sogar mit einen Ausschnitt damit die Ripple groß genug zu sehen sind.
    Es ist mein 18“ f/5 Spiegel in Autokollimation.
    Hier das Gesamtbild mit den ausgesuchten Feldern.


    Bild 2



    Hier die Animation 1:
    Bild 3




    Und hier die Animation 2:
    Die haben wir dazu genommen, weil hier rechts unten ein deutliches Artefakt zu sehen ist:


    Bild 4



    Auf der Suche dennoch eine Lambda/4 Wirkung zu finden, habe ich Philipp gefragt ob es eine Möglichkeit gibt, ein Hintergrundbild herauszulesen.
    In der Hoffnung dort eine regelmäßige Wellenstruktur zu sehen die bei den Schritten eine schwache Verstärkung oder Abschwächung bewirken.
    Auch das ist Philipp gelungen. Dafür möchte ich ihm hier auch in euren Namen herzlich danken.
    Der Hintergrund sieht wohl eher wie ein Reflexbild aus, das von der Rückseite des Phasenkeils kommen kann.
    Die anderen Artefakte werden wohl von der Übertragungsoptik kommen: Vom Betrachtungsfernrohr und den vielen Linsen des Zoomobjektivs der Kamera.
    Auch die Mikrorauheit vom Planspiegel ist hier dabei. Allerdings nur mit einfacher Wirkung.


    Bild 6



    Um die Artefakte zu reduzieren, suchte ich eine andere Kamera und machte die Messung aus dem Krümmungsmittelpunkt.
    Als Kamera bekam ich leihweise von Guntram die Nikon D80. Als Objektiv verwendete ich einen Achromaten mit passender Brenweite.
    Somit konnte ich formatfüllend und mit wenig Artefakten Aufnahmen machen.
    Jedoch war bei der Messung im CoC die sphärische Aberration zu groß, und ich konnte nicht nahe genug an die Dichtekante herankommen, ohne Störlicht zu bekommen.
    Bei 0,3 mm Abstand jedoch wäre es gegangen. Aber da waren die Ripple zu klein, um hier etwas zeigen zu können.
    Glücklicherweise habe ich auch einen 250mm f/5 von einem Hobbyschleifer, dessen Polierschale zu hart war und dessen Politur genügend grob ist.
    Nun ist auch dieser zum Übungsobjekt geworden.
    Hier die ganze Fläche mit der Ausschnittsmarkierung:


    Bild 7



    Und hier die Animation.
    Man sieht ganz deutlich, dass ab 2 Lambda Phasenverschiebung der Kontrast schwächer wird.
    Um eine eventuelle Verstärkung oder Abschwächung zu erkennen, habe ich Lambda /4 Schritte gewählt.


    Bild 8



    Und hier das vollflächige Hintergrundbild:


    Bild 9




    Mir erschließt sich daraus, das der Lyot-Test nicht auf die Lambda/4 Phasen reagiert, sondern statt dessen eine Reaktion auf die Weglängendifferenz zeigt.
    Also musste ich einen neuen Phasenkeil machen, der mir beide Möglichkeiten zeigen kann.
    Da habe ich auf meiner 100mm großen, 1,93 mm dicken Planparallelscheibe noch eine 64,8 mm lange Kante mit Dichte 2,3 gefunden.
    Sie ist nicht ganz schön gerade weil es noch keine gezielte Abdeckung war, aber für die Grundlagenermittlung ist sie gut genug.
    Ich habe sie ausgeschnitten, und auf der Rückseite den Phasenkeil poliert. Da der Phasenkeil bei beiden Teilen gleich stark ist, habe ich auf dieser Kante keine Weglängendifferenz, sondern nur auf der Dichteseite die gewünschte angepasste Lambda/4 Phase, die sich dann bei jeder ganzen Phasenverschiebung wiederholen müsste.


    Dieser Phasenkeil sieht unter dem Interferenzkomparator im parallelen Licht, wo die Vorderseite mit der Rückseite interferiert, so aus:


    Bild 10



    Mit diesem Keil kann ich an der Kante auch mit anderen Dichteplatten Tests machen. Versuche haben ergeben, dass die Weglängendifferenz stimmen muss. Daher habe ich zusätzlich noch eine Platte planparallel poliert, die um ein Lambda Phasenverschiebung dünner ist, damit der Phasenkeil immer die optimale Stelle finden kann. Somit ist die Nullstelle gesichert.
    Dazu Bild: 11



    Und hier dieser Phasenkeil im parallelen Strahlengang der Autokollimation kurz vor dem Planspiegel:


    Bild 12



    Und hier die dazugehörende Animation 1
    Die kleinen Wacklizitäten kommen nur von meiner noch nicht so perfekten Zustellung, die ich wegen der nicht ganz geraden Linie machen musste.


    Bild 13



    Die Animation 2 Bild 14



    Und das dazugehörende Vollbild mit den markierten Ausschnitten.


    Bild 15




    Da hier keine deutliche Kontrastverstärkung und Abschwächung innerhalb einer ein ganzes Lambda Phasenverschiebung sichtbar ist,
    ist erwiesen, dass der Lyottest nicht an die Lambda/4 Phase an der Dichteplatte gebunden ist.


    Nun begann ich zu suchen, ob anderweitig eine Lambda/4 Reaktion zu finden ist. Deshalb habe ich die Aufnahmen bewusst in Lambda/4 Schritten gemacht.
    Da war zunächst einmal nichts deutliches zu finden, bis ich einen Fall hatte bei der die Grundplatt so stak abweichend war dass ich gerade
    noch was sehen konnte. Um ihre Abweichung besser kontrollieren zu können verwendete ich monochromatisches Licht und siehe da ist
    die Toleranz für die Weglängendifferenz noch viel größer, aber nicht unendlich. Weil bei 0,1 mm Dickendifferenz auch hier nichts mehr zu sehen ist.
    Da war auch der Kontrast besser, weil er nicht mehr von den anderen Wellenlängen überlagert wurde. Das stellte sich auch als Grund für die längere Weglängendifferenz heraus.
    Somit konnte ich auch die Bewegungsschritte besser kontrollieren.
    Das erforderte eine Verbesserung der Phasenkeilschiebeeinrichtung. Dabei ist es mir gelungen, diese Teile so genau zu machen, dass ich mit dem Hauptstrahlrand bis auf 0,03 mm an die Dichtekante heranrücken konnte, und somit auch große Ripple sichtbar wurden.
    Das war eine gute Möglichkeit, die Lambda/4 Schritte zu kontrollieren. Man braucht nur den Mauszeiger auf einer gewünschten Stelle stehen lassen . Zum Beispiel an einer dunklen Stelle, dann sieht man dass beim Durchwandern nach 2 Schritten dort der helle Teil ist und nach 2 Schritten wieder eine dunkle Stelle dort zu liegen kommt.
    Daraus ist zusätzlich zu erkennen, dass die Breite der Ripple auch immer einer Phasenverschiebung einer Wellenlänge entspricht.
    Siehe hier diese Animation im monochromatischen Licht. Die großen Ripple kommen von jener Stelle, deren Strahlen auf Grund der sphärischen Aberration auf 0,03 mm nahe zur Dichtestreifenkante kommen.


    Bild 16




    Das ganze Bild mit Ausschnittmarkierung: Bild 17





    Hintergrund Vollbild: Bild 18



    Hintergrund Ausschnitt: Bild 19



    Dass die Breite der Ripple auch immer einer Phasenverschiebung von einer Wellenlänge entspricht, ist auch bei
    dieser Animation zu erkennen:


    Bild 20



    Hintergrund Vollbild kleine Ripple: Bild 21



    Hintergrund Ausschnitt kleine Ripple: Bild 22



    Und hier noch ein Bild, welches das Verhalten der verschiedenen Wellenlängen zeigt:


    Bild 23



    Aus den vorigen Animationen ist zu erkennen das die Schritte der Größe der Ripple entspricht.
    Große Ripple große Schritte, kleine Ripple kleine Schritte und das ein Rippleabstand 1 Lambda Phasenschritt entspricht.
    Dies könnte möglicherweise auch eine brauchbare neue Grundlage werden.
    Im Vorigen Bild 11 ist zu sehen das die kurzen Wellen kleinere Ripple haben als die langen Wellen.
    Das müsste sich auch bei der Weisslichtanimation sichtbar machen.
    Also habe ich das auch noch gemacht. Habe die Position gewählt wo die Ripple groß sind damit man das besser verfolgen kann.
    Wenn man genau beobachtet sieht man dass von Phase +0,75 bis +- 0,00 die Farbverschiebungen geringer werden
    und bei den Schritten in den Minusbereich immer mehr verschoben werden, wobei die langwelligen Farben die größeren Schritte machen.
    Sehr deutlich sieht man dies bei Phase - 0,50 bis – 1,50 wo rot nach rechts wandert und blau links davon zum Vorschein kommt..


    Dazu die Animation Bild 24



    Die Gesamtfläche mit Ausschnittmarkierung Bild 25




    Nochmals vielen Dank an Philipp Salzgeber für die Erstellung der Animationen und deren Hintergrundbilder.


    Viele Grüße
    Alois

  • Hallo Alois,


    ich sehe gerade diesen "Monumentalbeitrag" und stelle mir die Arbeit vor, die Du dafür investiert hast. Ohne es bisher durchgelesen zu haben, jedenfalls von hier auch im Namen aller frz. Mitleser schon jetzt einmal ein riesiges Dankeschön!


    Gruß Rolf

  • Hallo Alois,


    ich habe dir ja heute schon eine Mail geschrieben und dir gedankt für deine unendlich viele Arbeit.
    Du bist unermüdlich dabei.
    Weiter so.


    Viele liebe Grüße,
    Otto

  • Hallo,


    wenn das stimmt, dass die Phasenverschiebung der Filterschicht keine große Rolle spielt, dann fehlt uns jetzt eine geeignete theoretische Erklärung zu diesem Versuch. Oder hat jemand eine Idee warum das so ist?


    Gruß
    Michael

  • Hallo Alois


    Meine Anerkennung zu dieser großartigen experimentelen Arbeit .


    Mit der Bewertung der Animationen habe ich Probleme . Ich bin nicht mehr der jüngste und kann der Geschwindigkeit nicht ganz folgen . Kann Philipp die Zeit der Bilder sagen wir mal wenigstens verdoppeln ? Ideal wäre wenn man vor und zurückschalten könnte .

    Zuerst habe ich versucht den Rippeln zu folgen , und bemerkt ,das sich dabei zum Teil hell und dunkel vertauschen .
    Dann habe ich besonders bei den diagonalen Strukturen den Eindruck , das überhaupt nichts verschiebt , sondern das sich nur die Darstellung in hell-dunkel ändert .
    In beiden Fällen gibt es teilweise eine sehr ausgeprägte Reaktion auf lambda/4 Phasensprünge bei den einzelnen Strukturen .
    Das sich dies im Bildkontrast des gesamten Bildes nicht stark bemerkbar macht hat Hans-Jürgen mit der allgemein gültigen Phasenkontrastformel begründet .
    Da wir hier die Auswirkung von Phasenverschiebungen ungleich 90° untersuchen , ist die einfache Auswerteformel nicht anwendbar .Bei meiner Herleitung für beliebige Phasenwinkel gilt :
    x *(sin(psi) + pi*SQRT(N)*X/lambda) =lambda/(4pi*SQRT(N)*(I-Im)/Im


    Nur bei den sehr kleinen Fehlern wird der Kontrast überwiegend von sin(psi) bestimmt , bei den größeren Fehlern und kleinen sin(psi) aber nicht . Da man ein Bild aber spontan eher nach den großen (maximalen) Kontrasten beurteilt ist der Unterschied nicht groß .


    Außerdem : Sin(45°) = sin(135°) = -1 * ( sin(225°) = sin(315°) ) .


    In einer Firmenschrift über den Phasenkontrast von Carl Zeiss Jena die sehr empfehlenswert ist steht der Satz :" Das Phasenkontrastverfahren ist also im Abbeschen Sinn eine objektunähnliche Abbildung " . Also interessant und tückisch .
    http://www.mikroskop-online.de/MikroskopBDA/30-304b-1.CZ Phasenkontrast.pdf


    Bei der der Auswirkung der Weglängendifferenz ist mir aufgefallen , das die Bilder bei großen Unterschieden auch unscharf werden .
    Mit den Phasenkeil gibt es ev. Schwierigkeiten die wir bisher übersehen haben . Texereau hat ihn nach meiner Information auch nicht mehr verwendet .


    Gruß Rainer

  • Hallo Rolf.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">jedenfalls von hier auch im Namen aller frz. Mitleser schon jetzt einmal ein riesiges Dankeschön!<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Deine Anerkennung und das große Dankeschön auch im Namen deiner frz. Mitleser freut mich sehr.
    Allerding wird nach dem Durchlesen die Freude drüben und auch hier nicht so groß sein.
    Weil nach dem was der Phasenkeil zeigt wird es wohl teilweise ein Umdenken erfordern
    und eine Suche nach den richtigen Grundlagen notwendig machen.
    Jedoch, die Dichte, die Lichtspaltbreite, der laterale Abstand, der Radius, die bestimmte Wellenlänge
    und der Dichtekeil als Bestimmungshilfe bei welcher Dichte die Messung gemacht wurde,
    werden weiterhin auch Bestand haben. Aber die Berechnung mit der L/4 Bedingung am Dichtestreifen
    werden wir wohl verabschieden müssen.


    &gt;&gt; Otto
    Habe deinen Erlebnisbericht im E-Mail auch gelesen.
    Der ist wunderbar und es freut mich auch mit dir dass der Spiegel so gut geworden ist. Herzliche Gratulation dazu.


    &gt;&gt; Michael.
    Ja der Phasenkeil hat Dinge zum Vorschein gebracht an die wir bisher nicht gedacht haben.
    Da werden wir vom bisherigen Denken wohl zum Teil wegkommen müssen, damit wir die richtigen Grundlagen finden.


    Viele Grüße
    Alois

  • Hallo Rainer


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Mit der Bewertung der Animationen habe ich Probleme . Ich bin nicht mehr der jüngste und kann der Geschwindigkeit nicht ganz folgen . Kann Philipp die Zeit der Bilder sagen wir mal wenigstens verdoppeln ? Ideal wäre wenn man vor und zurückschalten könnte. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Da werden wir schauen dass wir diesen Wunsch noch nachkommen können.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Zuerst habe ich versucht den Rippeln zu folgen , und bemerkt ,das sich dabei zum Teil hell und dunkel vertauschen .


    Dann habe ich besonders bei den diagonalen Strukturen den Eindruck , das überhaupt nichts verschiebt , sondern das sich nur die Darstellung in hell-dunkel ändert . <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

    Ja um das zu klären kommen noch weitere Erkenntnisse von mir.
    Aber kurz vorweg kann ich schon sagen. Große Ripple – große Schritte und kleine Ripple kleine Schritte.
    Dazu kommt dann noch eine Animation die das deutlich zeigen kann.
    Wenn du willst kann ich dir auch die Einzelbilder schicken dann kannst du sie selber durchklicken in dem Tempo wie es dir passt.
    Dies kann ich auf Wunsch, auch anderen Teilnehmern machen. Brauche dazu nur einen persönliche Nachricht.


    Viele Grüße
    Alois

  • Alois,


    Bernard brizhell zieht Dir seinen Hut für all diese Arbeit und Vernet gratuliert Dir auch dazu. Er findet Dein Ergebnis, dass die Phasenverschiebung keinen Einfluss auf den Fehlerkontrast haben soll, erstaunlich.
    Bernard möchte wissen, wie Du die Phase in der Animation variierst; mit der lateralen Verschiebung des Phasenkeils (was logisch erscheint) ? Ist es ein Delta (Phi) oder der zentrale Phi-Wert, der variiert ?
    Er möchte auch gerne die detaillierte Berechnung mit L/4 des Streifens in den deutschen Beiträgen dieses threads lesen (er habe das nicht mitbekommen); könntest Du ihm bitte nochmal sagen, wo das steht ? Er meint, dass es viele Fragen gibt, die aber seiner Meinung nach eher sprachlich als physikalisch begründet wären.
    Gruß

  • Rolf,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: rolf</i>
    Er möchte auch gerne die detaillierte Berechnung mit L/4 des Streifens in den deutschen Beiträgen dieses threads lesen (er habe das nicht mitbekommen);
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ich habe noch nicht verstanden was er genau wissen möchte. Geht es vielleicht darum, wie man die Dicke der Schicht berechnet um auf lambda/4 Phasenverschiebung zu kommen?


    Gruß
    Michael

  • Michael, ja, das nehme ich an; er bezieht sich wohl auf das, was Alois hier weiter oben um 14Uhr02 gesagt hat:
    Zitat Alois: <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Aber die Berechnung mit der L/4 Bedingung am Dichtestreifen werden wir wohl verabschieden müssen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Gruß

  • Rolf,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: rolf</i>
    Michael, ja, das nehme ich an; er bezieht sich wohl auf das, was Alois hier weiter oben um 14Uhr02 gesagt hat.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Alois hat sinngemäß gesagt, dass die Phasenverschiebung der Filterschicht keinen signifikanten Einfluss auf das Ergebnis hat. Also egal ob lambda/4 oder lambda/2 oder null, es kommt immer das gleiche raus.
    Das widerspricht aber der Theorie, die wir bislang verwendet haben um den Lyot-Test physikalisch zu erklären. Die Theorie sagt, dass die Filterschicht eine lambda/4 Phasenverschiebung erzeugen muss.
    Mir ist nach wie vor nicht klar nach welcher Berechnung jetzt gefragt wird.


    Gruß
    Michael

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Die Theorie sagt, dass die Filterschicht eine lambda/4 Phasenverschiebung erzeugen muss.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Bernard hat nicht alles im Detail mitverfolgt; er möchte wohl etwas lesen, was hier zu dieser Theorie geschrieben wurde.


    Gruß

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: rolf</i>
    Bernard hat nicht alles im Detail mitverfolgt; er möchte wohl etwas lesen, was hier zu dieser Theorie geschrieben wurde.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Wenn ich alles zusammenfassen würde was hier in den letzten Wochen über die theoretischen Grundlagen geschrieben wurde, dann bräuchte ich einige Tage dafür. Wir haben mehrere gute Quellen zur Theorie des Phasenkontrastverfahrens gefunden, aber soweit ich mich erinnere sind die alle in deutsch.
    Daher möge er seine Frage doch bitte etwas konkreter fassen.

    Gruß
    Michael

  • Vernet meint Folgendes:
    Trad:
    "Dass es ein wenig Toleranz gibt um L/4, ist eine Sache, aber dass Alois zu dem Ergebnis kommt, dass eine Phasenverschiebung von L/4 oder L/2 oder keine Phasenverschiebung nichts ändert, da ist natürlich ein großes Problem. Und das widerspricht in der Tat der Theorie.
    Ich weiß nicht, durch welches Wunder man ohne Phasenverschiebung diese Art Fehler sehen kann. Das Problem ist, dass ich nicht alles, was Alois gemacht hat, verstehe; es ist also schwer etwas dazu zu sagen, ob es in seiner Methodologie ein Problem gibt."


    Gruß

  • Hallo Rolf


    Habe oben noch eine Animation in Weisslicht hinzugefügt. Die kannst du auch noch lesen.
    Auch habe ich jetzt die Bilder Nummeriert damit kann man besser darauf hinweisen.


    Vielen Dank an Bernard Brizhell für die Anerkennung.
    Ich denke er will wissen woher ich weis das die Phasenveschiebung stimmen kann und wie ich das messe.
    Dazu muss ich noch ein Bild machen und dann kann ich es erklären.


    Auch schöne Grüße an Vernet und Danke für sein Lob.
    Ja es ist schon viel zu lesen und einiges dabei, wo noch nicht in Büchern zu finden ist, weil es Neuland ist.
    Aber ich bin guter Dinge das wir gemeinsam die Lösung finden werden.
    Dazu brauche ich auch die Hilfe der französischen Kollegen.
    Seine Frage kann ich erst in den nächsten Tagen beantworten. Heute ist es schon zu spät.


    Viele Grüße
    Alois

  • Hallo Alois , hallo Miteinander


    Das Phasenkontrastverfahren beruht auf der Interferenz von Licht 0.Ordnung und höherer Ordnung .
    Wenn der Phasenwinkel keine Rolle spielt haben wir eine Interferenzbedingung nicht erfüllt . Bei den Versuchen mit Weißlicht denke ich da an die Kohärenzlänge .
    Dazu habe ich in "Brenneke Schuster Physik" etwas gefunden : "Die Kohärenzlänge des weißen Lichtes ist besonders klein,sie beträgt nur einige Wellenlängen ."
    Zusätzlich gilt : " Nur Licht das von einem Punkt einer Lichtquelle ausgegangen ist ,kann zur Interferenz gebracht werden ..." .
    " Ein Spalt sendet praktisch kohärentes Licht aus , solange für seine Breite s und für den Öffnungswinkel 2a seines Lichtkegels gilt :
    s * sin(a) &lt;&lt; lambda/2
    Zwei oder drei zusätzliche Wellenlängen Differenz durch den Phasenkeil können schon zuviel sein . Bei monochromer Lichtquelle ist der Effekt geringer , bei Laser sollte er nicht da sein .
    Zur Auswertung : Bild 13 , 14
    Wenn man Transparenz und Dichtekeil gemeinsam verschiebt ergibt das keine Veränderung . Das darf es nach der Theorie auch nicht denn es kommt nur auf den Phasenunterschied von 0.Ordnung und 1.Ordnung an .


    Bilder : 3 , 4 , 8 , 16 , 20


    Dankenswerterweise hat mir Alois die einzelnen Bilder geschickt .
    So konnte ich in aller Ruhe prüfen was sich bei Lambda/4 Phasensprüngen tut . Dazu habe ich auf durchsichtiger Folie ein Zielkreuz gemalt und auf markante Merkmale der Ripple ausgerichte auf den Monitor geheftet (mit Tesafilm) . Bei jedem Bild (Phasensprung pi/2) habe ich dann die Struktur bewertet und den Wert notiert .
    h für hell und d für dunkel ergibt dann zB. für ein Rippledetail:h7,h5,d9,d8,h8,h7 ,.....
    Mein Ergebnis , weder kleine noch große Struckturen verschieben sich .
    Bei den monochromen Bilder wiederholen sich die Werte alle 4 Bilder also sind periodisch zu Lambda . Dies gilt für feine und große Strukturen .
    Natürlich sehe ich hier was ich gerne sehe , aber auch Alois schreibt das sich die großen Ripple mehr bewegen wie die kleinen . Das muß auch so aussehen weil sich hier größere Flächen in der Helligkeit ändern . Jeder kann ja für sich testen zu welchen Ergebnis er kommt .


    Bei Bild 10 stehen in Dichteteil die Zahlen 0 , 1 , 2 ,.....4.4
    Gemeint ist die Phasenverschiebung in lambda , für unsere französischen Freunde etwas misverständlich , hier wäre D 2.3 verständlicher .

    Bild 23 : Alois , diese Bilder habe ich genossen . Wenn man schon einen gewissen Kantenabstand (Streifenbreite) braucht um zB. die SA abzudecken , kann man immer noch die Wellenlänge varieren um größere Strukturen darzustellen . Sehr schön , die Bilder übrigens auch .


    Viele Grüße Rainer

  • Hallo Rolf!


    Nun komme ich endlich dazu, deinen Astrokollegen zu antworten.
    Ich denke, Bernard will wissen, wie ich die Phasenverschiebung erzeugt habe.
    Er hat richtig vermutet. Die habe ich in gezielten Schritten durch vertikales Verschieben bewirkt.
    Natürlich ist die Verschiebung noch nicht exakt genau, aber für die Grundlagenforschung trotzdem ein guter Beweis.


    Dazu Bild 26:



    Hier noch eine Gesamtübersicht der Anlage ohne Kamera. Bild 27:



    Hier das ganze Sortiment, das ich für diesen Zweck hergestellt habe. Bild 28:



    Und hier die Schiebeeinrichtung geöffnet. Bild 29



    Die Kante der Dichteplatte ist ganz eng mit der Kante des transparenten Teil des Phasenkeils kontaktiert,
    so dass hier kein Fremdlicht mehr durchkommen kann.
    Rechts neben dem Phasenkeil ist eine Zustellplatte, deren Kante mit Veloursfolie belegt ist, und damit weichen Druck ausüben kann.
    Damit ist es möglich, dass der Phasenkeil mit seiner Kantenparallelität von 0,008 mm gleichmäßig durchgeschoben werden kann.
    Das ist aber nicht die optisch nötige Parallelität. Sondern nur jene, die den Reibungsdruck beeinflusst.
    Die optische Keilwirkung ist die Differenz der zwei Flächen durch die das Licht geht und hat auch nur 0,00438 mm Randdickedifferenz.
    Dieser Phasenkeil kann von oben nach unten und umgekehrt geschoben werden.
    Da die Lichtwelle im Glas kürzer ist, hat ihre Einheit im Glasweg öfter Platz, als in der Luft.
    Am dicken Teil des Glaskeils geschieht die Verkürzung öfter als am dünnen Teil des Glaskeils und dadurch entstehen die verschiedenen Weglängen, die ich bis zu 4,4 Lambda Verschiebung gezielt poliert habe.
    Die Dichteplatte gegenüber habe ich so poliert, dass sie nur um 0,5 Lambda Phase dünner ist als der Dichtekeil.
    Somit kann ich den Dichtekeil zuerst von dick nach dünn schieben bis beide Lichtweglängen gleich sind und dieser Ort ist dann die Nullstelle, von der aus die Phasenverschiebungen gemessen werden können.
    Also: Der Transparentkeil muss die gleiche optische Weglänge erwirken, wie die Dichteplatte + die Dämpfungsschicht zusammen.
    Wenn diese mehr als 0,006 mm differieren, geht bei Weißlicht gar nichts mehr.
    Bei kohärentem Licht kommt man mehr als das doppelte weiter. Das Ende dürfte von dessen Bandbreite abhängig sein, wie auch Rainer am: 25.02.2014 : 19:57:59 Uhr schon geschrieben hat.
    Den Unterschied kann man bei Bild 16 und Bild 24 gut sehen.


    <font color="orange">&gt;&gt;Er möchte auch gerne die detaillierte Berechnung mit L/4 des Streifens in den deutschen Beiträgen dieses Threads lesen (er habe das nicht mitbekommen);</font id="orange">


    Ja da gibt es keine gezielte Literatur. Den Phasenkeil konnte ich aber mittels meiner Fachkenntnisse machen.
    Ich kann ihm dafür erklären woher ich weiß wie stark die Phasenverschiebung ist.
    Weil die Lichtwelle im Glas kürzer ist, kann man diese durch unterschiedliche Weglängen im Glas verändern.
    In diesem Fall musste ich eine parallele Platte am anderen Ende so lange polieren, bis sie dort um 0,00438 mm dünner geworden ist und natürlich entsprechend Richtung anderes Ende weniger polieren, so dass dies eine gleichmäßige Steigung bis 0 Abweichung bildet.
    Als Kontrolle hatte ich 2 Möglichkeiten.
    Eine harte Kontrolle bildet die Methode wie im Bild 10.
    Hier wird durch die vollflächig transparente Seite durch geschaut auf die Rückseite wo auch die Dämpfungsschicht aufgetragen ist.
    Dabei sieht man die Interferenz der Vorderseite zur Rückseite. Hier ist die Brechkraft der Glassorte mit einbezogen.
    Weil die Lichtwelle kürzer ist und der Lichtweg zur Rückseite und zurück doppelt so lange ist, kommt man hier auf 5,91 Streifenabstände pro 1 Lambda Phasenverschiebung im Durchgang. Das zeigt die eingefügt Skala. Das hat aber nichts mit der Dichte zu tun, weil die ist ja dahinter.
    Die Skala hat halt hier schön Platz gehabt.
    Den tatsächlichen Beweis liefert die Messung im parallelen Strahlengang im Autokollimationsaufbau.
    Mit dieser Zeichnung hat mich die Enkelin Katja Müller unterstützt. Bild 30:



    Hier geht der Großteil der Strahlen ungehindert hin und zurück. Nur die Strahlen im Phasenkeil erhalten eine Verzögerung entsprechend seiner Weglängen die der Phasenkeil an seinen Stellen hat.
    Dabei muss die Anlage so kollimiert werden, dass sie keine Streifen bildet da diese sich je nach Neigung addieren oder subtrahieren würden.
    Hier zeigt die Interferometrie die tatsächlichen Differenzen der Verschiebung ohne dass man die Glassorte kennen muss.
    Allerdings ist diese nur für die angewendete Wellenlänge gültig. Beim Durchschieben in der Anlage weiß man dann, wo welche Verschiebung geschieht.
    Das ist oben im Bild 12 zu sehen. Allerdings sieht man hier nur die Streifen im transparenten Teil. Für die Kontrolle hinter der Dämpfungsschicht
    war die vorherige Prüfung notwendig.


    <font color="orange">&gt;&gt;Ist es ein Delta (Phi) oder der zentrale Phi-Wert, der variiert ?</font id="orange">


    Hier bin ich noch nicht klar, was er damit meint. Wenn er die Lambda/4 Schritte meint die ich mache, dann könnte es als Delta (Phi ) bezeichnet werden.
    Ansonsten möge er die Frage noch detaillierter stellen.


    <font color="orange">&gt;&gt;Vernet meint Folgendes:
    "Dass es ein wenig Toleranz gibt um L/4, ist eine Sache, aber dass Alois zu dem Ergebnis kommt, dass eine Phasenverschiebung von L/4 oder L/2 oder keine Phasenverschiebung nichts ändert, da ist natürlich ein großes Problem. Und das widerspricht in der Tat der Theorie.</font id="orange">


    Das war für mich auch eine Überraschung.
    Dazu habe ich folgende Untersuchung gemacht.
    Um die Schichtdicke kennen zu lernen habe ich die Oberfläche samt Dämpfungsschicht an der Kannte mit einen Planprobeglas
    von Oberfläche zu Oberfläche kontrolliert. Und siehe da: Die Differenz ist sehr gering. Da müsste man noch viel Quarz dazu aufdampfen
    bis die Lambda/4 Verschiebung zustande kommt.


    Bild 31



    Wenn wir dies jetzt bei monochromatischen Licht in der Animation Bild 16 betrachten, wo ich den transparenten Teil des Phasenkeils so weit verschieben kann, bis die optische Weglänge gleich ist wie die der Dichteplatte, dann habe ich hier eine Nullstelle.
    Wenn ich von dort weg ein Lambda/4 verschiebe, müsste sich der Kontrast ändern. Oder ich habe etwas falsch verstanden.
    Statt dessen sieht man, dass sich bei je zwei Schritten wohl hell in dunkel umwandelt und umgekehrt. Aber es findet pro Wellenlänge keine Kontrastveränderung statt. Eine Kontrastveränderung sieht man erst in der Animation Bild 24.
    Die Ursache ist hier aber klar. Sie liegt in der ungleichen Verschiebung der verschiedenen Wellenlängen. Wie Rainer am am: 25.02.2014 : 19:57:59 Uhr in seinem Beobachtungsbericht schön geschildert hat.


    Mehr kann ich jetzt dazu auch nicht sagen, weil mir auch noch nicht alles klar ist.


    Viele Grüße
    Alois
    <font color="orange"></font id="orange">

  • Hallo Alois,


    mich hat die ganze Zeit extrem gestört, dass die Lambda/4 Bedingung nicht greift. Jetzt glaube ich verstanden zu haben warum das so ist: da die Höhe des Sichtfensters viel grösser als der Abstand des Lambda/4 Bereiches auf dem Keil ist, ist der aktive Streulicht-Anteil mit allen möglichen Phasenverschiebungen in das Lyotbild aufgenommen.


    Um das Verhalten so wie von der Theorie zu erwarten ist zu bekommen, müsste man die Höhe des Sichtfensters extrem reduzieren, so dass sie, auf das Phasenkeil bezogen, weniger als Lambda/8 (besser &lt; Lambda/10) an Phasenveränderung durchlässt.


    Viele Grüße,
    Horia

  • Hallo Horia hallo Miteinander


    Das der aktive Streulichanteil auf leicht unterschiedliche Dicke des Phasenkeils trifft und damit keine constante Phasenverschiebung erfährt läßt sich auch durch einen kleineren Keilwinkel minimieren .
    Das die Phasenverschiebung zwischen direkten und gebeugten Licht aber nicht greift ist eine optische Täuschung .
    Wenn man die Animationen ansieht , kann man zu der Ansicht kommen das sich die Rippel über das Bild bewegen . Sieht man sich allerdings die Einzelbilder an ,die Alois gerne zuschickt , und markiert sich markante Details auf den Rippels (siehe meinen Beitrag vom 25.02), so komme ich zu dem Schluß , das sich nur die Hell-dunkel Werte der Rippel ändern . ZB. wird ein dunkler Fleck in der Form eines C im nächsten Bild helles C ohne seinen Platz im Bild zu verändern . Dies bedeutet aber eine starke Reaktion auf den Phasenwinkel , genau so wie es theoretisch sein soll . Da es nun zwei unterschiedliche Interpretationen der Bilder gibt , erwarten ich Widerspruch oder Zustimmung .


    Alois hat sich sehr viel Arbeit gemacht ,deshalb sollten wir seine Bilder dann auch genau prüfen .


    Gruß Rainer

  • Hallo Rolf


    Da ich mich mit Alois Bilder beschäftigt habe , kann ich eine wichtige Frage klären .


    Bei seinen Bildern schreibt Alois zB. Delta Phase -1,25
    Das vorherige Bild hatte dann Delta Phase -1 und das nachfolgende hat dann Delta Phase -1,5 .
    Alois sein Delta hat unterschiedliche Bedeutung .
    ------------------------------------------------
    Bei den Bildern 13 und 14 steht "gemeinsam verschoben ".
    Dadurch ändert sich der Phasenunterschied zwischen dem direkten und gebeugten Licht nicht . Das Delta ist der Phasenunterschied zu einem Anfangswert . Eventuel gibt es noch einen Offsetwert .


    Anders bei den Bildern : 3 ,4 ,8 ,16 , 20 , 24
    Hier wird nur der Phasenkeil für das gebeugte Licht verschoben . Dadurch ergibt sich der Phasenunterschied zum direkten Licht wie auf dem Bild angegeben. Eventuel gibt es noch einen Offsetwert .Dies sollte in der Frage das Delta (phi) sein .


    Gruß Rainer

  • Hallo Horia.


    Das wiederspricht zwar der Aussage dass die Öffnung 40 mm haben muss, damit man auch das breite Streulicht
    in die Auswertung hinein bekommt.
    Das habe ich auch schon untersucht in dem ich auf der transparenten Seite ein schwarzes Papier hinein geschoben habe
    um zu sehen was sich da tut. Da hat sich auf der 10 mm breiten Strecke lange nichts geändert.
    Erst als man weniger als 1 mm nahe zur Dichtekante kam wo auch das sichtbare Streulicht ist, wurde der Kontrast schwächer
    und es kamen auch andere Störerscheinungen dazu.
    Deine Überlegung kann ich verstehen. Du meinst dass die Unschärfe größer ist als die zu messenden Schritte.
    Das interessiert mich auch und ich werde sobald ich Zeit dazu habe, diesen Versuch machen.


    Viele Grüße
    Alois

  • Hallo Alois,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Alois</i>
    Das habe ich auch schon untersucht in dem ich auf der transparenten Seite ein schwarzes Papier hinein geschoben habe
    um zu sehen was sich da tut. Da hat sich auf der 10 mm breiten Strecke lange nichts geändert.
    Erst als man weniger als 1 mm nahe zur Dichtekante kam wo auch das sichtbare Streulicht ist, wurde der Kontrast schwächer
    und es kamen auch andere Störerscheinungen dazu.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Die Papierkante soll aber nicht parallel zur Kante des Dichtefilters liegen, sondern rechtwinklig dazu. Die nachfolgende Skizze zeigt deine Anordnung mit dem transparenten Phasenkeil. Der rot markierte Bereich wird beim Lyot-Test verwendet. Das Problem besteht darin, dass dein transparenter Keil innerhalb des roten Bereiches verschiedene Dicken hat, und somit auch verschiedene Phasenverschiebungen. Dadurch werden die Phasenkontrast-Effekte weggemittelt. Die Phasenverschiebung darf sich innerhalb des genutzten Bereiches nicht stark unterscheiden. Das kannst du auf zwei verschiedenen Wegen erreichen:
    1. Eine horizontal liegende Blende davor legen (gelb gezeichnet).
    2. Oder einen deutlich kleineren Keilwinkel verwenden.


    Gruß
    Michael


  • Hallo Alois


    Ich glaube man sieht mit dem 4 lambda Keil 4 Streifen,
    Eventuell aber auch die von 180 und 270°?
    Das du keinen Kontrast Gewinn erziehlts könnte daran liegen das der Keil nur die nicht exakte Phasendrehung der Dichtestreifens ausgleichen soll? Dann wäre bei perfektem Plättchen der Keil nur eine Verschlechterung. So betrachtet müsste 1/4 lambda reichen,dann hast du auch wieder einen größeren Bereich. Wenn die Vermutung so stimmt brauchst du gar nur 1/10 lambda Keil... eben das was Michael als Fehler in def Schichtdicke produziert?


    Gruß Frank

  • Hallo Michael und Frank


    Genau so habe ich das auch verstanden.
    Den seitlichen Zustellversuch habe ich nur gemacht um die Notwendigkeit der Streulichtmenge zu untersuchen.
    Jetzt habe ich den Spalt bereits schon quer und 1 mm hoch gemacht so wie Michael es gezeichnet hat und bereits probiert.
    Es funktioniert sogar und dies gibt dann Lambda 1/15 Schritte in dem ich pro 1 mm Verschiebung arbeite.
    Dies ist mit der Hand nicht mehr auf +- 10% treffbar. Daher muss ich mir noch eine mechanische
    Verschiebemöglichkeit mit einer 6 mm Schraube dessen Gewindesteigung 1 mm hat , machen.




    Eine kleine Anmerkung zu diesen Satz.


    &gt;&gt;Alois hat sich sehr viel Arbeit gemacht , deshalb sollten wir seine Bilder dann auch genau prüfen . &lt;&lt;


    Ich fühle dass sich da schon einige Teilnehmer ernsthaft damit befassen und dies auch genau unter die Lupe nehmen.
    Das finde ich richtig und bin auch schon zufrieden damit.
    Ganz besonders tut dies Horia eh schon von sich aus. Nur er schreibt das halt nicht.
    Dank seiner gewissenhaften Übersetzung und sogar mit Zeichnung des Phasenschiebekeils, sind wir so weit
    das wir von dieser Überprüfungsmöglichkeit wissen. Daher nochmals vielen Dank an Horia.


    Viele Grüße
    Alois

  • Antwort von Bernard brizhell.
    Übersetzung von Rudi.


    "Ich habe versucht, den Beitrag von Alois Wort für Wort zu übersetzen; das ist absolut kolossal. ... Ich wüsste nicht, wie ich ihm für einen soweit entwickelten, experimentellen Aufbau (eine "Montage") danken könnte. Dies ist ein Super-Unternehmen, welches nur mit einer professionellen Vorgehensweise im Instrumentenbau verglichen werden kann. Man erkennt hier den (deutschen ?) oesterreichischen "Geist der Präzision" (ndlr: Alois ist wohl Oesterreicher), der uns manchmal abgeht und der sogar einigen französischen Wissenschaftlern fehlt. Wirklich eine exemplarische, experimentelle Vorgehensweise.


    Ausgehend von dem, was ich davon verstanden habe, denke ich, dass ein Element der Antwort sich im Beitrag von Rainer vom 02 03 2014 um 1h21 befindet:


    "Bei den Bildern 13 und 14 steht "gemeinsam verschoben".
    Dadurch ändert sich der Phasenunterschied zwischen dem direkten und gebeugten Licht nicht . Das Delta ist der Phasenunterschied zu einem Anfangswert . Eventuel gibt es noch einen Offsetwert ."


    Das geht geanu in dieselbe Richtung, wie meine Frage vom 22/02/2014 um 20h06 "Handelt es sich um ein Delta (Phi) oder ist es der "zentrale Wert" von Phi der variiert ?"


    Ich möchte damit sagen, dass der durch den Keil verursachte Phasenunterschied für das gebrochene Lichtbündel (transparenter Teil) und für das abgelenkte ("diffusé") Lichtbündel (Teil des dephasierenden "Strichs") identisch ist, was ich als den "zentralen Wert" von phi bezeichnet habe.


    Jedoch ist der den Kontrast bedingende Phasenunterschied entweder derjenige, der auf dem transparenten Teil oder auf dem dephasierenden Teil des "Strichs" abgebildet wird; das ist jedenfalls das, was ich verstanden habe. Und es ist der Phasenabstand des einen im Vergleich zum anderen, der den Schritt-Unterschied induziert, welcher seinerseits den Kontrast generiert.


    Es könnte sein, dass ich total daneben liege, aber dies ein Zweifel, den ich gerne beseitigen möchte.


    Bernard"

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