Goniometer-Messgerät

Goniometer, Instrument zur Winkelmessung, insbesondere zur Untersuchung von Kristallen. Nicolaus Steno bestimmte 1669 die Grenzflächenwinkel von Quarzkristallen, indem er Abschnitte senkrecht zu den Kanten schnitt, wobei die ebenen Winkel der Abschnitte die Winkel zwischen den Flächen waren, die senkrecht zu den Abschnitten waren. Das früheste Instrument zur Messung dieser Winkel war das 1783 von Arnould Carangeot entwickelte Kontaktgoniometer.

Kontakt Goniometer

Ein Kontaktgoniometer besteht aus zwei Metallregeln, die in der Mitte eines abgestuften Halbkreises zusammengeschwenkt sind. Das Instrument wird mit seiner Ebene senkrecht zu einer Kante zwischen zwei zu messenden Flächen des Kristalls platziert, und die Regeln werden mit den Flächen in Kontakt gebracht. Der Winkel zwischen den Regeln, wie auf dem abgestuften Halbkreis abgelesen, gibt dann den Winkel zwischen den beiden Flächen an. Die Regeln sind geschlitzt, so dass sie gekürzt und ihre Spitzen auf einen Kristall angewendet werden können, der teilweise in seine Matrix eingebettet ist. Das abgebildete Instrument dient zur ungefähren Messung großer Kristalle.

Reflektierende Goniometer

Das reflektierende Goniometer ist ein Instrument mit weitaus größerer Präzision und dient zur genauen Messung der Winkel, wenn kleine Kristalle mit glatten Flächen verfügbar sind. Solche Gesichter reflektieren scharf definierte Bilder eines hellen Objekts. Durch Drehen des Kristalls um eine Achse parallel zur Kante zwischen zwei Flächen kann das von einer zweiten Fläche reflektierte Bild in die gleiche Position gebracht werden, die früher von dem von der ersten Fläche reflektierten Bild eingenommen wurde. Der Winkel, um den der Kristall gedreht wurde, bestimmt durch einen abgestuften Kreis, an dem der Kristall befestigt ist, ist der Winkel zwischen den Normalen zu den beiden Flächen.

Abhängig von diesem Prinzip wurden verschiedene Arten von Instrumenten entwickelt. Der früheste Typ bestand aus einem vertikalen abgestuften Kreis, der Grad und Minuten ablesete und sich um eine horizontale Achse drehte. Eine große Verbesserung wurde erzielt, indem der Teilkreis in eine horizontale Position gebracht wurde. Es wurden viele Formen des Horizontalkreis-Goniometers konstruiert: Sie werden für Teleskope und Kollimatoren verwendet und sind im Aufbau im Wesentlichen die gleichen wie ein Spektrometer, wobei zusätzliche Anordnungen zum Einstellen und Zentrieren des Kristalls auf einer Bühne auf dem Horizontalkreis hinzugefügt wurden. Licht von einer geeigneten Quelle wird durch den Schlitz des Kollimators geleitet und das von der Kristallfläche reflektierte Bild wird im Teleskop betrachtet. Der Kristallhalter kann so eingestellt werden, dass das Bild genau auf die Querdrähte des Teleskops übertragen wird. Der Kreis kann dann gedreht werden, bis das Bild von einer zweiten Kristallfläche auf die Querdrähte des Teleskops gebracht wird. Der Winkel, um den es gedreht wurde, ist der Winkel zwischen den beiden Gesichtsnormalen.

Bei einem Goniometer mit horizontalem Kreis ist es jedoch erforderlich, den Kristall für die Messung jeder Fläche von Flächen (dh jeder Reihe von Flächen, die sich in parallelen Kanten schneiden) zu montieren und neu einzustellen. Ferner ist es in bestimmten Fällen nicht möglich, die Winkel zwischen Zonen zu messen. Diese Schwierigkeiten wurden durch die Verwendung eines Zweikreis-Goniometers überwunden. Der Kristall wird mit der Achse einer markanten Zone parallel zur Achse des horizontalen oder des vertikalen Kreises aufgebaut und eingestellt. Die Positionen der Gesichter werden durch die gleichzeitigen Ablesungen der beiden Kreise festgelegt. Einige Nachteile werden überwunden, indem dem Instrument noch ein weiterer abgestufter Kreis hinzugefügt wird, dessen Achse senkrecht zur Achse des vertikalen Kreises verläuft, wodurch ein Dreikreis-Goniometer gebildet wird. Mit einem solchen Instrument können Messungen in jeder Zone oder zwischen zwei beliebigen Flächen durchgeführt werden, ohne den Kristall neu einzustellen. Goniometer wurden entwickelt, um Kristalle während ihres Wachstums in der Mutterlauge zu messen und Schnittplatten und Prismen aus Kristallen (Edelsteinen) genau in jede gewünschte Richtung zu schneiden. Ein gewöhnliches Mikroskop, das mit Querdrähten und einem rotierenden abgestuften Tisch ausgestattet ist, dient als Goniometer zum Messen der ebenen Winkel einer Kristallfläche oder eines Kristallabschnitts.