Обобщенная структурная схема

Назначение прибора

Гониометр -прибор для измерения углов между гранями кристаллов, а также для измерения углов различных призм.

Кристаллы можно однозначно характеризовать углами между их гранями.

Назначение: Гониометр является контрольно-измерительным прибором лабораторного типа, предназначенным для следующих технических измерений: для измерения углов между нормалями к плоским полированным граням твердых прозрачных и непрозрачных тел и пирамидальности призм.

Так же есть специальные гониометры, предназначенные для измерения углов движений в суставах (т.е. измерения подвижности суставов), а также для определения кривизны оси конечности и позвоночника у взрослых и детей.

Классификация:

1) Прикладной (прикасательный) гониометр. (Каранжо) состоит из транспортира и вращающейся метал. линейки, между которыми зажимается кристалл. Из-за малой точности применяется лишь для измерения крупных кристаллов.

2) Однокружный (отражательный) гониометр. (Волластона, Митчерлиха) состоит из метал. градуированного лимба, в центре которого прикрепляется кристалл, освещаемый сбоку источником света. Используется для точных измерений показателя преломления.

Рис. 2. Однокружный отражательный гониометр: а — общий вид; б — схема; К — коллиматор; Т — зрительная труба; L — лимб; n — нониус; N₁ и N₂ — нормали соответственно к граням а и b.

Кристалл, приклеенный к вращающейся оси, освещается коллимированным пучком света; лучи, отражённые от его граней, поочерёдно наблюдаются в зрительную трубу Т. Углы поворота кристалла отсчитываются по шкале.

3) Наиболее совершенный теодолитный двухкружный (отражательный) ганиометр. (Федорова, Гольдшмидта, Чапского) состоит из двух вращающихся градуированных лимбов: вертикального (j ) и горизонтального (r ) (т.е. кристалл или зрительную трубу можно вращать вокруг двух осей). Теодолитный гониометр дает возможность получать непосредственно сферические координаты j и r нормалей к граням. По данным подобных измерений могут быть вычислены элементы кристалла и углы между любыми гранями.

Обобщенная структурная схема

Оптическая схема гониометра представлена на рис. 3. Свет от источника 1 освещает щель 2 коллиматора, которая расположена в фокальной плоскости объектива 3 коллиматора. Из объектива коллимированный пучок лучей направляется на призму 4. Если свет немонохроматический, то после преломления в призме произойдет разложение света в спектр, причем из призмы выйдут параллельные пучки лучей, отклоненные соответственно волнами различной длины λ₁, λ₂, … Эти параллельные пучки соберутся в фокальной плоскости 6 объектива зрительной трубы 5 в виде спектра, являющегося изображением щели 2. Спектр наблюдается глазом через окуляр 7. Внешний вид гониометра приведен на рис. 4, а, б.

Зрительная труба гониометра (см. рис.1) представляет собой телескопическую систему с длиннофокусным объективом (1) и короткофокусным окуляром (3).

В отличие от обычных зрительных труб, труба гониометра имеет автоколлимационный окуляр с кубиком. Этот окуляр состоит из двух склеенных прямоугольных призм (4, 5), сеток (6) и (7), лампы подсветки (8) и окуляра (3). Сетка (6) представляет собой прозрачный крест, прорезанный в непрозрачном слое. Сетка (7) - прозрачную стеклянную пластину с черным крестом. Сетка (7) находится в фокальной плоскости окуляра. Это устройство позволяет установить оптическую ось трубы перпендикулярно любой плоскости, обладающей способностью зеркально отражать свет. Пусть, например, перед объективом трубы помещена стеклянная призма. Свет от лампы (8) освещает сетку (6). Рассмотрим ход лучей, прошедших через какую либо точку прозрачного креста. (См. рис.2).

Расходящийся от центра креста пучок лучей отражается от полупрозрачной диагональной грани кубика и проходит через объектив трубы и грань призмы (5). Если грань перпендикулярна оси трубы, то свет, отразившись от нее, образует изображение сетки (6) (светлый крест на темном фоне) в плоскости сетки (7). Полученное таким образом изображение наблюдается с помощью окуляра (3).

Рис.2 относится к случаю, когда фокусы объектива и окуляра совпадают (труба сфокусирована на бесконечность). Только в этом случае изображение сетки (6) попадает в фокальную плоскость окуляра и мы наблюдаем резкий крест. Когда труба сфокусирована на бесконечность, мы можем, наклоняя столик, вывести изображение светлого креста в центр сетки (7), теперь отражающая грань точно перпендикулярна оси трубы. Последовательно наводя трубу на разные грани призмы и отсчитывая углы поворота трубы, легко измерить углы между гранями.

Точность измерения углов, при хорошем качестве изображения, определяется фокусным расстоянием объектива и толщиной нити креста.

Для гониометра ГС-5 точность измерения углов составляет 5”. Таким образом, гониометр с автоколлимационной трубой позволяет с большей точностью измерять углы между гранями призм, кристаллов и других объектов с вертикально отражающими плоскими поверхностями. С помощью автоколлимационного окуляра производится также юстировка гониометра для спектральных исследований. (*Слово автоколлимационный означает, что параллельные пучки лучей от точек рассматриваемого объекта (в данном случае прозрачного креста) создаются тем же объективом, который в дальнейшем вновь собирает их для получения изображения.*)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: