Strumento di misurazione del goniometro

Goniometro, strumento per misurare gli angoli, particolarmente utilizzato nello studio dei cristalli. Nel 1669 Nicolaus Steno determinò gli angoli interfaciali dei cristalli di quarzo tagliando sezioni perpendicolari ai bordi, gli angoli piani delle sezioni erano gli angoli tra le facce perpendicolari alle sezioni. Il primo strumento utilizzato per misurare questi angoli fu il goniometro a contatto ideato da Arnould Carangeot nel 1783.

Contatta goniometri

Un goniometro a contatto è costituito da due regole metalliche imperniate insieme al centro di un semicerchio graduato. Lo strumento viene posizionato con il suo piano perpendicolare a un bordo tra due facce del cristallo da misurare e le regole vengono messe in contatto con le facce. L'angolo tra le regole, come letto sul semicerchio graduato, fornisce quindi l'angolo tra le due facce. Le regole sono scanalate, in modo che possano essere accorciate e le loro punte applicate a un cristallo parzialmente incorporato nella sua matrice. Lo strumento illustrato viene utilizzato per la misurazione approssimativa di cristalli di grandi dimensioni.

Goniometri riflettenti

Il goniometro a riflessione è uno strumento di precisione molto maggiore e viene utilizzato per la misurazione accurata degli angoli quando sono disponibili piccoli cristalli con facce lisce. Tali facce riflettono immagini nettamente definite di un oggetto luminoso. Ruotando il cristallo attorno ad un asse parallelo al bordo tra due facce, l'immagine riflessa da una seconda faccia può essere portata nella stessa posizione di quella precedentemente occupata dall'immagine riflessa dalla prima faccia. L'angolo attraverso il quale è stato ruotato il cristallo, come determinato da un cerchio graduato a cui è fissato il cristallo, è l'angolo tra le normali alle due facce.

Sono state ideate diverse forme di strumenti dipendenti da questo principio. Il primo tipo consisteva in un cerchio graduato verticale che leggeva gradi e minuti, che ruotava attorno ad un asse orizzontale. Un grande miglioramento è stato ottenuto posizionando il cerchio graduato in posizione orizzontale. Sono state costruite molte forme del goniometro a cerchio orizzontale: sono utilizzate su telescopi e collimatori e nella costruzione sono essenzialmente le stesse di uno spettrometro, con l'aggiunta di disposizioni per regolare e centrare il cristallo su un palco sul cerchio orizzontale. La luce proveniente da qualsiasi fonte conveniente viene fatta passare attraverso la fessura del collimatore e l'immagine riflessa dalla faccia di cristallo viene vista nel telescopio. Il supporto del cristallo può essere regolato per portare l'immagine esattamente sui fili trasversali del telescopio. Il cerchio può quindi essere ruotato fino a quando l'immagine da una seconda faccia di cristallo non viene portata sui fili trasversali del telescopio. L'angolo attraverso il quale è stato ruotato è l'angolo tra le due facce normali.

Tuttavia, con un goniometro a cerchio orizzontale, è necessario montare e riadattare il cristallo per la misurazione di ciascuna zona di facce (ovvero, ciascuna serie di facce che si intersecano in bordi paralleli). Inoltre, in alcuni casi, non è possibile misurare gli angoli tra le zone. Queste difficoltà sono state superate dall'uso di un goniometro a due cerchi. Il cristallo è installato e regolato con l'asse di una zona prominente parallela all'asse del cerchio orizzontale o verticale. Le posizioni delle facce sono fissate dalle letture simultanee dei due cerchi. Alcuni svantaggi vengono superati aggiungendo ancora un altro cerchio graduato allo strumento, con il suo asse perpendicolare all'asse del cerchio verticale, formando così un goniometro a tre cerchi. Con un tale strumento è possibile effettuare misurazioni in qualsiasi zona o tra due facce senza regolare nuovamente il cristallo. I goniometri sono stati ideati per misurare i cristalli durante la loro crescita nel liquore madre e per tagliare con precisione le lastre e i prismi dai cristalli (pietre preziose) in qualsiasi direzione desiderata. Un normale microscopio dotato di fili incrociati e uno stadio graduato rotante serve allo scopo di un goniometro per misurare gli angoli piani di una faccia o sezione di cristallo.