Микрометры

Определение "Микрометры" в словаре Брокгауза и Ефрона

Микрометры при физических опытах служат для измерения малых линейных величин и малых изменений величин больших. Когда требуется измерение в абсолютной мере, оно почти всегда прямо или косвенно сводится к употреблению микрометренного винта: измеряемая величина приравнивается передвижению гайки при некотором числе оборотов и частей оборота винта известной длины хода. Такой винт должен быть очень правилен, его обыкновенно нарезают клупкой (см. Винторезные инструменты), у которой одна плашка режет, а другая мягкая; после нарезки его подвергают продолжительному шлифованию с помощью длинной разрезной гайки из того же металла и стачивают концы, оставляя одну более правильную среднюю часть. Такими приемами довольно легко уменьшить ошибки винта до 0,01 мм; большей точности измерений достигают калибровкой винта, когда М. уже готов. В принципе расчет тот же, что и для термометров (см. Калибрование), только здесь погрешность слагается из ошибок от неравенства длины хода, меняющейся в разных местах длины винта, и из ошибок от непостоянства наклона винтовой линии, сказывающейся тем, что перемещения гайки не пропорциональны частям одного оборота; эта ошибка оказывается обыкновенно одинаковой во всех местах длины винта и должна быть приписана главным образом тому, что шейка винта и ее втулка не вполне правильные тела вращения. Но мертвый ход (см.) не дозволяет доводить калибровку М. до очень большой точности: обыкновенно при повторении калибровки получаются тождественные отсчеты; на отстаивание гайки имеет влияние загустение смазывающего масла, изменчивость трения и даже степень и направление наклона винта относительно горизонта. Очень разнообразные средства пускаются в ход, чтобы удостовериться, что винт М. приведен в положение, соответствующее началу или концу измеряемой длины. При определении толщины можно получить лишь довольно грубое приближение, если довольствоваться одним осязанием, как в так называемом калибре Пальмера, состоящем из небольшой скобы с М. винтом с ходом в 1 мм; измеряемую пластинку помещают между концом винта и противоположной оконечностью скобы, завинчивают до прикосновения, делают отсчет головки и повторяют ту же операцию, вынув измеряемый предмет. Разность отсчетов покажет его толщину, но ошибиться можно на несколько сотых мм, потому что мертвый ход и упругость частей позволяют завинтить крепче или слабее. Для увеличения точности Витворт в своей измерительной машине располагает винт горизонтально и прокладывает между его оконечностью и предметом тонкий и правильный стальной листок; завинчивать надо так, чтобы листок едва не падал от собственного веса. В других калибрах (например, Брауэра) упорная часть, противостоящая винту, и прижимаемая к нему пружина составляют короткое плечо рычага, которого длинное плечо представляет стрелку; завинчивать винт надо пока стрелка не укажет на 0-е деление. Иногда такой "чувствительный рычаг" заменяют уровнем или "горизонтальным маятником" (Цельнер). Совершенно оригинальным приемом удостоверяются в существовании прикосновения винта и трех ножек "сферометра" (см.). Когда нужно измерить разность двух близко расположенных черт масштаба, как в компараторе и при отсчете делений, пользуются микроскопами с окулярными винтовыми М., совершенно подобными описанным ниже М. астрономическим. Здесь непосредственно измеряется изображение искомой длины, увеличенное объективом, поэтому надо определить еще значение деления головки винта, измеряя известную длину на том же масштабе. Иногда М. винт передвигает весь микроскоп, снабженный нитями, например в делительной машине (см.). В так называемом М. Френеля, служащем для измерения взаимных расстояний дифракционных полос, объектив микроскопа отсутствует, а измеряемые полосы образуются в плоскости нитей окулярного М. Во всех этих случаях необходима полная неподвижность М. относительно измеряемого предмета; оптические М. с "двойным изображением" позволяют делать измерения и при неисполнении этого условия, так действует гелиометр (см.), призма Рохона и офтальмометр Гельмгольца.

Призма Рохона имеет вид куба из кварца, разделенного диаметральной плоскостью на две прямоугольные призмы; она помещается между объективом и окуляром трубы так, что лучи падают нормально на катет первой призмы, отшлифованный перпендикулярно оси кристалла, и потому проходят без преломления, попадая на гипотенузу второй призмы, отшлифованной так, что ее ребра параллельны оси кристалла, лучи раздваиваются (см. Двойное преломление) и дают к плоскости нитей окуляра два изображения предмета. Линейное расхождение двух изображений одной и той же точки предмета будет зависеть от расстояния призмы от окуляра, его можно вычислить на основании данных опыта для каждого положения призмы. Когда оба изображения как раз соприкасаются, расхождение равно величине изображения измеряемого предмета, по которой можно узнать и величину его самого. При небольших боковых движениях предмета будут передвигаться в поле зрения оба изображения, оставаясь в том же относительном положении. Тот же результат достигается в офтальмометре (см.) Гельмгольца посредством пластинки стекла с параллельными плоскими поверхностями, помещенной перед объективом длиннофокусного микроскопа и разрезанной по плоскости, проходящей через оптическую ось трубы. Самые точные микрометрические методы основаны на явлениях интерференции света. Так, в Ньютоновых кольцах (см.) толщина слоя при переходе от одного кольца к следующему изменяется только на половину длины волны света, т. е. для желтого света на 0,000294 мм; при тщательном измерении можно разделить на 10 частей промежуток между двумя линиями, поэтому приближение одного из двух стекол, между которыми образуются Ньютоновы кольца, к другому можно измерять до 0,0000294 мм. Этот прием применен в приборе Физо (недавно усовершенствованном Цейсом) для измерения коэффициентов расширения от нагревания и при многих других физических измерениях, как вспомогательное средство. Качественно это самое средство давно служит для поверки правильности и определения радиусов кривизны при шлифовании оптических стекол; у первостепенных оптиков заготовлены тщательно вышлифованные стеклянные пластинки определенных радиусов кривизны. Стоит только наложить такую пластинку на почти готовое стекло, чтобы по диаметрам колец судить, близок ли радиус кривизны к заданному, и чтобы по степени правильности их формы судить о достоинстве работы. Другой случай интерференции приложен с успехом американским физиком Михельсоном к определению абсолютной длины сантиметра на основании постоянства длины волны натровой линии спектра.
Описание приборов Физо и Михельсона в "Traveaux du Bureau Int. d. Poids et Mesures"; cp. Zeiss, "Instrumentenkunde" (18 94).

В. Л.

Mикрометр астрономический. Всякий М. по большей части употребляется в так называемых дифференциальных способах наблюдений, когда требуется измерить не прямо полную длину предмета, а только разность между ней и известной заранее и близкой к ней длиной другого предмета. Вообще измерение малой величины делается скорее и точнее, чем измерение большой; если, например, желают определить коэффициент расширения бруса от теплоты, то измеряют при разных температурах разности длины этого бруса и другого, почти одинаковой длины, которого температура остается постоянной и длина которого известна (см. Компаратор); при определении положения близких друг к другу небесных светил довольствуются абсолютными измерениями координат лишь некоторых, положение прочих выводится из микрометрических измерений разностей координат. Астрономические М. можно разделить на два рода: нитяные или филярные и кольцевые; первые состоят из точно нарезанного микрометрического винта, при помощи которого подвижная часть (обыкновенно рамочка с паутинными нитями) наводится последовательно на известные части или края предмета, и передвижения нитей, выражаемые целыми оборотами и частями винта, переводятся затем в линейную или угловую меру; во вторых измерение состоит в сравнении определяемого расстояния с известным диаметром неподвижного кольца. Рамочка и нити филярного М. располагаются внутри зрительной трубы или микроскопа там, где получается действительное изображение рассматриваемого предмета; микрометрический винт имеет весьма малый ход, а на ось его насажен барабан, головка которого разделена на 100 или другое число равных частей, и потому очень малые передвижения нитей могут отсчитываться на барабане до 0,001 миллиметра. Внутри микрометра нередко располагают две системы нитей, из которых одна может поворачиваться в плоскости, перпендикулярной к оптической оси трубы, и угол поворота можно отсчитывать по кругу с делениями и верньерами. Если расположить одну систему нитей параллельно экватору, а другую по линии, соединяющей изображения двух звезд, то М. получают угол положения и расстояние их (см. Двойная звезда). Кольцевой М. состоит из стеклянной пластинки, на которую наклеено маленькое металлическое кольцо; здесь наблюдают четыре момента: два внешних и два внутренних соприкосновения изображения звезды с непрозрачным кольцом. Эти моменты зависят от положения светила на небе и от того, проходит ли светило по диаметру или по хорде кольца М. Если наблюдать прохождения двух светил, то из моментов прохождений легко вывести их относительное положение, т. е. разности их прямых восхождений и склонений. Микрометрические наблюдения можно производить также инструментами, дающими два изображения предмета (см. Гелиометр). Нитяной М. изобретен английским астрономом Гаскойном в 1640 г. и, независимо от него, французским физиком Озу в 1666 г. (Auzout, "Trait é du Micromètre ou manière exacte pour prendre le diamètre des planètes et la distance entre les petites é toiles", П., 1667), но первые М. были так несовершенны, что, например, Пикар употреблял их нити только для наведения на светила, а расстояние между нитями определял потом, наложением рамочки на масштаб. Только с усовершенствованием способов изготовления винтов, М. сделались точными измерительными приборами. Кольцевой М. изобретен еще Босковичем в 1739 г., но получил всеобщее распространение лишь после трудов Бесселя и Аргеландера, которые дали надлежащие правила для его употребления и исследовали личные и инструментальные погрешности наблюдений.
Ср. Bessel, "Ueber das Kreismikrometer" ("Mon. Cor.", 1811) и "Abhandlungen" (т. II).

В. В. В.