1. Licht und Strahlung

Spektralanalyse: Strahlteiler    (1/2)

Wenn Strahlung - wie in den Beispielen der vorherigen Seiten - mit optischen Filtern bei mehreren Wellenlängen registriert wird, dann erfordert dies die gleiche Anzahl von Teilstrahlen. Dies wird mit optischen Strahlteilern realisiert. Man könnte eine einfache Glasplatte als Strahlteiler verwenden: unter einem Winkel von 45° in den Strahlengang gebracht, reflektiert sie etwa 20% der Intensität in eine Richtung senkrecht zum Hauptstrahl. Sie tut dies allerdings fast gleich bei allen Wellenlängen, und so wäre dieses Verfahren nicht sehr effizient.

Das von links kommende Licht einer Glühlampe durchläuft eine Glasplatte (1), einen blau reflektierenden (2) und einen grün reflektierenden (3) dichroitischen Strahlteiler. Glasplatte und Strahlteiler stehen unter 45° im Strahlengang, das von ihnen reflektierte Licht wird demnach unter 90° abgelenkt.

Skizze des im oberen Bild gezeigten Aufbaus, mit Glühlampe, Linse zur Erzeugung eines etwa parallelen Strahls, Glasplatte und dichroitischen Strahlteilern.

Sehr viel besser wird die Intensität des Lichts ausgenutzt, wenn man Strahlteiler verwendet, die das Licht bei bestimmten Wellenlängen vollständig reflektieren und den übrigen Spektralbereich vollständig transmittieren. Im Vergleich zu Farbglasfiltern treten hier also keine Absorptionsverluste auf, vielmehr wird das Spektrum in (meistens) zwei Bereiche unter- und oberhalb einer definierten Wellenlänge aufgetrennt.

Zur besseren Orientierung hier der Anordnung der optischen Bauteile wie im Bild links bei hellerem Umgebungslicht.

Solche wellenlängenselektiven Strahlteiler lassen sich wie Interferenzfilter mit dielektrischen Schichten auf einem Glasträger herstellen. Die Dicke der dielektrischen Schicht bestimmt die Wellenlänge, bei der die Transmission in Reflexion übergeht. Sie werden daher als dielektrische Strahlteiler oder als dichroitische Strahlteiler (griechisch dikhroos: zweifarbig) bezeichnet.

Die blauen, grünen und roten Teilstrahlen könnten mit weiteren optischen Filtern zur genaueren Festlegung der Wellenlängen ergänzt werden. Nach diesem Verfahren - allerdings technisch sehr viel aufwändiger als hier gezeigt - registriert der Thematic Mapper auf den Landsat-Satelliten die spektralen Bänder.