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Lexikon der Optik: Etalon

Etalon, 1) allgemeine Bezeichnung für ein unveränderliches, reproduzierbares Eich- oder Normalmaß, z.B. auch das Normalmeter. In der Spektroskopie findet das E. als Interferometer mit konstanter oder auch variabler Luftdicke sowie mit konstanter Glasdicke, sowie zur Wellenlängenmessung oder Feinstrukturuntersuchung von Spektrallinien Verwendung. Das Fabry-Perot-Interferometer besteht aus einer planparallelen Luftplatte, das Etalonplatten-Spektroskop aus einer planparallelen beidseitig durchlässig verspiegelten Glas- oder Quarzplatte. Da der Brechungsindex n des Plattenmaterials nicht hinreichend genau bekannt ist, wird das Etalonplatten-Spektroskop nur zur Messung kleiner Wellenlängenunterschiede einzelner Spektrallinien (z.B. bei Feinstrukturuntersuchungen) verwendet.

Will man den genauen Plattenabstand d eines E. (Etalondicke) messen, dann bedient man sich der Interferenzen gleicher Neigung (Haidingersche Ringe) und bestimmt die Ordnung m0 des Ringzentrums. Es gilt 2nd=m0λ0 mit λ0 als Vakuumwellenlänge des Lichtes. Ist m0 eine ganze Zahl, so ist das Zentrum dunkel. Dies ist im allgemeinen nicht der Fall. Ist m1 die Ordnung (ganze Zahl) des ersten hellen Ringes, so gilt m0=m1+e. Der Streifenüberschuß e (<1) kann durch Messung des Durchmessers Dp des p-ten hellen Ringes (vom Zentrum aus gezählt) gemäß der Beziehung

(p=1, 2, ...) bestimmt werden, wobei f die Brennweite der Fernrohrlinse bezeichnet. Die Messung der Etalondicke d läuft dann auf eine Bestimmung von m1 hinaus. Dazu verfährt man nach Pulfrich so, daß man, ausgehend von einem durch direkte Messung von d gewonnenen Näherungswert für m1, den genauen Wert dieser Größe aus den Streifenüberschüssen ermittelt, die man bei mehreren unterschiedlichen Lichtwellenlängen gemessen hat. Bezeichnet man mit m'1, e' die Ordnung des ersten Ringes und den Streifenüberschuß im Falle der Wellenlänge λ'0 usw., so bestehen die Beziehungen m'1+e'=(m1+e) λ0/λ'0, m''1+e″=(m1+e0/λ''0 usw. Aus der Forderung, daß die Stellen hinter dem Komma auf beiden Seiten dieser Gleichungen übereinstimmen, schließt man dann auf den genauen Wert von m1.

2) E. Rasmussen verwendete ein Keil-Etalon, bestehend aus einer keilförmigen Luftplatte (zwei halb verspiegelte Platten) oder aus einer beidseitig halbverspiegelten Glas- oder Quarzplatte, für ein Spektroskop hoher Auflösung. Mit versilberten Platten konnte ein Auflösungsvermögen von 5·105 erreicht werden. Das Auflösungsvermögen eines Keil-Etalons hängt nur vom Reflexionsvermögen der Verspiegelung ab. Da man heute bei Verwendung der dielektrischen Vielfachschichten an Stelle der Silber- oder Aluminiumschichten ein großes Reflexionsvermögen (R=0,97 bis 0,98) erreichen kann, ist es möglich, mit dem Keil-Etalon ein sehr hohes Auflösungsvermögen nahe dem theoretischen zu erhalten, wogegen das Auflösungsvermögen des Fabry-Perot-Interferometes durch die Oberflächengüte der Platten begrenzt ist. A. Hermansen kombinierte Keil-Etalons mit Prismen- und Gitterspektrographen. Im Vergleich zur Kombination eines Fabry-Perot-Interferometers mit einem Spektrographen ist hier die Lichtstärke bedeutend größer, so daß ein Keil-Etalon speziell geeignet ist für schwache Lichtquellen (z.B. Raman-Spektren, Nordlichtspektren), bei denen ein Auflösungsvermögen von 1·105 bis 2·105 gefordert wird. Für Untersuchungen von Absorptionsspektren wurde ein Keil-Etalon mit einem Gitter kombiniert.

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