Doppelbildmikrometer

Doppelbildmikrometer nennt man Mikrometer (s.d.), d.h. Apparate, die zur Messung kleiner angularer oder linearer Größen dienen und diese mit der im speziellen Falle technisch möglichen größten Genauigkeit anzugeben gestatten, falls zu dieser Messung die Verdopplung des durch den Meßapparat erzeugten Bildes benutzt wird. Solche Einrichtungen werden sowohl in der Geodäsie als auch in der Astronomie verwendet. Sie haben den Vorzug, daß an sich ganz gleichartige Objekte – nämlich die beiden Bilder desselben Gegenstandes – miteinander verglichen werden, wodurch besonders physiologische Fehlerquellen, die den meisten andern Mikrometern anhaften, vermieden werden. Ihre Einrichtung unterscheidet sich im wesentlichen durch die Methode der Bildverdopplung.[4] Dieselbe geschieht 1. mittels des Objektives oder diesem zugeordneter Einrichtungen (Heliometer, s.d.); 2. mittels eines zwischen Objektiv und Okular eingeschobenen besonderen Apparats (Rochon, Arago, Clausen, Steinheil u.s.w.); 3. durch besondere Einrichtung des Okulars selbst oder durch einen davor angebrachten Apparat (Airy, Wellmann).

Unter den Doppelbildmikrometern ist das wichtigste das Heliometer, und über seine spezielle Konstruktion werden dort nähere Angaben zu machen sein. Dieselbe bildet aber den Ausgangspunkt für die Erfindung dieser Apparate überhaupt. Wahrscheinlich hat schon O. Römer das Prinzip gekannt. Die ersten Konstruktionen wurden fast gleichzeitig von Servington Savary [1] und von P. Bouguer [2] gemacht; es handelte sich dabei um die Messung des Durchmessers der Sonne und der großen Planeten, daher faßt man diese Art der Mikrometer auch manchmal allgemein unter den Namen Heliometer zusammen; später führte J. Dollond Heliometer aus [3]. In allen diesen Fällen wurden aber die Objektivlinsen selbst nicht zur Verdopplung benutzt, sondern eine vor dieselbe gesetzte Konkavlinse wurde durchschnitten oder zwei nahezu vollständige Linsen wurden davor angebracht; diese ließen sich dann mittels Schrauben meßbar gegeneinander verschieben [4]. Eine wesentliche Verbesserung führte später Fraunhofer aus, indem er es wagte, ein kostbares Objektiv selbst diametral zu durchschneiden. Das erste Heliometer dieser Art erhielt im Jahre 1814 Gauß nach Göttingen, wo es heute noch in Benutzung ist. (Ueber den weiteren Ausbau dieser Instrumente s. Heliometer.) Die mittels Zwischenschaltung besonderer Apparate erzielte Verdopplung des Bildes verdanken diese Mikrometer dem Italiener Amici, der zuerst eine der Linsen eines terrestrischen Okulares zerschnitt und durch die Bewegung deren Hälften die Bildverdopplung zustande brachte. Diese Einrichtung wurde später verbessert von Steinheil und besonders von Airy (Direktor des Observatoriums zu Greenwich) [5].

Eine andre Art von Doppelbildmikrometern entsteht durch Einschaltung doppelbrechender Medien oder auch nur einfacher Prismen. Zu letzteren gehört die Konstruktion von Maskelyne [6], der die Hälfte des Gesichtsfeldes durch ein Prisma von sehr kleinem brechenden Winkel abdeckte, wodurch die Hälfte des Lichtkegels eine kleine Ablenkung erfährt. Dieses Prisma ist in der Richtung der optischen Achse verschiebbar. J. Dollond setzte zwei solcher Prismen ein, so daß beide Hälften des Lichtkegels gleich viel abgelenkt wurden. Doppelbrechende Kristalle benutzte zu diesem Zwecke zuerst Rochon [7] und später in verbesserter Weise Arago [8]. Hierher gehört auch das sogenannte Okularheliometer von Steinheil. Bei diesem Mikrometer werden die doppelten Bilder durch Reflexion an spiegelnden Flächen (Hypotenusen von Prismen) erzeugt. Es bleiben dabei, wie besonders zu erwähnen ist, die Lichtbüschel für alle Winkel zentrisch, aber vor allem sind die vielen Brechungen und Reflexionen der Bilderzeugung nicht förderlich [9]. Alle diese Einrichtungen haben sich für astronomische Zwecke nicht genügend bewährt, um neben den eigentlichen Heliometern neuester Konstruktion (Repsold, Hamburg) noch Verwendung zu finden. Dagegen ist das bei den Doppelbildmikrometern für ganz kleine Winkel der Fall, und diese gehören dann meist dem dritten Typus an, mit Ausnahme derjenigen von Claussen, der vermittels zweier planparalleler Glasplatten, die sich gegeneinander um eine die optische Achse des Fernrohrs senkrecht schneidende Achse meßbar drehen lassen, die Verdopplung hervorbringt. Der Betrag der Entfernung der beiden Bilder eines Objektes ist dann abhängig von der Größe dieser Drehung und der Dicke der Glasplatten. – Dieses Mikrometer ist ziemlich häufig wiedererfunden worden, so von Porro [10], Poynting [11] u.a., auch hat Helmholtz das Prinzip seines Ophthalmometers [12] darauf gegründet. – Doppelbrechende Kristalle vor dem Okular hat mehrfach Dollond, Dawes u.a. [13] in Anwendung gebracht, in neuerer Zeit aber besonders V. Wellmann, und zwar letzterer mit sehr gutem Erfolg [14]. Ein sogenanntes Wollastonsches Prisma ist vor dem Okular befestigt, beide lassen sich meßbar um die optische Achse des Fernrohres drehen, dadurch erhält man von einem im Fokus ausgespannten Faden zwei Bilder, ebenso von dem beobachteten Objekt. Prisma, Okular und Fadenplatte lassen sich nun zusammen wiederum meßbar drehen, und so ist es möglich, Stern und Faden (resp. ihre doppelten Bilder) in bestimmte Stellungen zueinander zu bringen, die sowohl Distanz- als auch Positionswinkel, z.B. für einen Doppelstern, zu bestimmen gestatten. – Für alles Weitere muß aber hier auf die einschlägige Literatur verwiesen werden [15]. Auch bei geodätischen Instrumenten hat man die verschiedenen Methoden der Bildverdopplung mit Vorteil zu distanzmessenden Einrichtungen verwendet (vgl. Distanzmesser). So ist Rochons Idee neuerdings, wenn auch in abgeänderter Form, vielfach wieder aufgenommen worden, z.B. in den (Basisschienen-) Distanzmesser von De Peigné, die zur Messung der Entfernung von Schiffen bei der Küstenverteidigung bestimmt sind. Ein solcher Apparat in Polygon-Hoc bei Havre soll bei 6 km Entfernung nur einen Fehler von kaum 2% ergeben [16]. Das distanzmessende Fernrohr von Richards ist eines der genauesten Instrumente dieser Art, es schließt sich mit seinem vor die Hälfte des Objektivs geschobenen Prisma mit kleinem brechenden Winkel an die Maskelynesche Einrichtung an.

Literatur: [1] Abhandlung, vorgelegt in der Royal Society 1743. – [2] Histoire d'Académie des Sciences, A. 1748; Sur la mesure du diamètre des plus grandes planètes (zwei Abhandl.). – [3] Dollond, J., A description of a contrivance for measuring small angles, Philos. Transact., Bd. 48, S. 178 ff. – [4] Meist konnte nur eine der Linsen verschoben werden; vgl. dazu: Ambronn, Handbuch der astronom. Instrumentenkunde, Bd. 2, S. 553–555. – [5] Airy, G.B., Cambridge Philos. Transact, t. 2; Greenwich Observations, 1840; Mem. of the Royal Astr. Soc., t. 15, p. 199; die meisten und besten Beobachtungen mit einem solchen Mikrometer hat Kaiser in Leiden gemacht, Annalen der Sternwarte zu Leiden, Bd. 3, S. 117 ff. – [6] Maskelyne, Prismatic micrometer, Philos. Transact. of the Royal Astron. Society of London for 1777, p. 799. – [7] Rochon,[5] Abbé, Recueil de mémoires sur la mécanique de la physique, Paris 1788; Verf. Carl, Prinzipien, S. 124, gibt weitere Literatur darüber. – [8] Arago, Sur un microm. oculaire à double réfraction, Comptes rendus, t. 24, p. 400. – [9] Zentralztg. f. Optik und Mechanik, Bd. 6, Nr. 13, 1885. – [10] und [11] Astronom. Nachr., Bd. 18, S. 95; Comptes rendus, t. 41, p. 906, 1058; Monthly Notices, t. 52, p. 556; Zeitschr. f. Instrumentenkunde 1894, S. 59. – [12] Helmholtz, Handbuch der physiolog. Optik. – [13] Dazu ist das schöne, aber seltene Werk von Rev. W. Pearson: An Introduction to practical Astronomie, London 1824, zu vergleichen, das auf prächtigen Kupfertafeln eine größere Anzahl solcher Instrumente veranschaulicht. – [14] Beobachtungsergebnisse der K. Sternwarte Berlin, Heft 6; dort sind auch von V. Knorre Beobachtungen mitgeteilt und von M. Brendel die näheren theoretischen Verhältnisse erläutert. – [15] Becker, E., Theorie der Mikrometer, Sonderabdruck aus Valentiners Handwörterbuch der Astronomie, Breslau 1899; Ambronn, L., Handbuch der astronom. Instrumentenkunde, Berlin 1899, Bd. 2 (in beiden Werken finden sich eingehende Literaturangaben). – [16] Richards, Journ. Assoc. of Engin., Societies, Engineering 1890, p. 642; Zeitschr. f. Instrumentenkunde 1895, Heft 2; Baggi, Sopra un Cannocchiale del Rilevamente colla Stadia, Rivista di Topogr., t. 5, p. 125–129.

Ambronn.