DE2668C - Verbesserungen an Fernrohren, die zu Winkelmessungen bestimmt sind - Google Patents

Description

1878.

Klasse 42.

ADOLPH MOSER in AACHEN. Verbesserungen an Fernrohren, die zu Winkelmessungen bestimmt sind.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. Januar 1878 ab. Längste Dauer: 2. Februar 1892.

Diese Erfindung bezieht sich auf die Construction von dioptrischen Fernrohren, welche bei Winkelmefs-Instrumenten angewendet werden, wie z. B. Theodolyten, Distanzmessern etc. und besteht in der Anwendung zweier prismatischer Scheiben aus Glas oder anderem geeigneten Material, zum Messen kleinerer Winkel mittelst Refraction der Lichtstrahlen, und zwar wird dies erzielt:

i. dadurch, dafs die beiden prismatischen Scheiben einen bestimmten, ganz gleichen Brechungswinkel erhalten, welcher indessen je nach dem Zweck des Instruments verschieden gewählt werden kann; für Instrumente zu geodätischen Messungen ist in der Regel ein Winkel von 30 Minuten anzuwenden; für astronomische dagegen ein kleinerer. Indessen, welcher Winkel auch adoptirt werden mag, so mufs derselbe möglichst genau sein; da dieses aber mit Schwierigkeiten verbunden ist, wenn das Prisma aus einer einfachen Platte gemacht würde, so wird ein jedes Prisma aus zwei Scheiben mit ebenen Flächen zusammengesetzt, deren Brechungswinkel etwas mehr als die Hälfte des verlangten Winkels beträgt, und nachdem dieselben mit Canada-Balsam zusammengekittet, werden dieselben so lange in entgegengesetzter Richtung gedreht, bis der verlangte Brechungswinkel genau erreicht ist.

: 2. Wenn die beiden Prismen in dieser Weise hergestellt sind, werden sie in dem Fernrohr wie folgt, angebracht:

- Fig. ι ist eine Seitenansicht des Objectiv-Endes eines Fernrohres mit besagter Verbesserung;
■ Fig. 2 ein Querschnitt nach A A;

Fig. 3 ein Längendurchschnitt nach B B\

Fig. .4 ein horizontaler Durchschnitt nach C C, in welchem die relative Stellung der Prismen dargestellt ist, wobei die Lichtstrahlen keine Ablenkung von der Richtung der optischen Axe des Fernrohres erleiden.

Fig. 5 ^:zeigt die Stellung, bei welcher die Refraction das Doppelte derjenigen eines einzelnen Prismas beträgt.

Das kurze Rohr α, in welchem sich das Objectiv befindet, bedarf keiner näheren Beschreibung, da dasselbe ein Theil der Teleskopröhre ist, mit welcher es durch Schrauben verbunden. Das Stück b pafst auf diesem Rohr genau, und indem jenes an seinem Umfange mit zwei Schlitzen cc versehen, kann dasselbe um 90° gedreht und mittelst zweier Stellschrauben d d festgestellt werden. Es enthält das Prisma c, das Schneckenrad i mit dem Prisma / und den Mechanismus zum Drehen des letzteren, welcher damit verbunden ist. Das Prisma c ist in einer Stellung befestigt, derart dafs der brechende Winkel horizontal ist, wenn der Arm g vertical steht, und bleibt in dieser Lage, während horizontale Winkel gemessen werden. Bei verticalen Winkelmessungen mufs der brechende Winkel in eine verticale Stellung gebracht werden. Der Arm g trägt ein Doppellager für die Schnecke h, welche in die Zähne des Schneckenrades i eingreift. Ein kurzer cylindrischer Stutzen in der Mitte dieses Rades pafst genau im Innern des Stückes b und enthält das Prisma/, dessen Brechungswinkel daher im horizontalen und verticalen Sinne durch die Bewegung des Schneckenrades verändert werden kann, und da der Umfang dieses letzteren mit 360 Zähnen versehen ist, so wird dasselbe nebst dem darin befindlichen Prisma / bei jeder Umdrehung der Schnecke um i° gedreht. Die Anzahl der Grade, um welche dieselben gedreht worden, werden durch den Theilkreis auf der inneren Fläche des Rades und den Index η angegeben; diese Eintheilung erstreckt sich nur auf einen halben Kreis und beträgt daher i8o° (s. Fig. 2).

An einem Ende der Schneckenaxe h befindet sich eine kleine Scheibe /, deren Umfang in 60 gleiche Theile getheilt ist, wie in Fig. 1, welche daher die Minuten der stattgefundenen Drehung des Schneckenrades angeben; kleinere Winkel, bis zu zehn Secunden Averden durch den Nonius auf dem Index m angedeutet, und diese Theilung ist für geodätische Messungen genügend klein, da ein Unterschied von zehn Secunden in der Drehung des Schneckenrades noch nicht '/Ί 0 Secunde im Brechungswinkel verursacht, und es ist wohl kaum nöthig zu bemerken, dafs, während erstere i8o°, letztere nur i° beträgt. Das Prisma/mufs in einer solchen Stellung befestigt werden, dafs sein brechender Winkel demjenigen des Prismas e gerade entgegengesetzt ist (wie in

Fig. 4), wenn der Index auf Null steht; weil die Lichtstrahlen, welche von dem entfernten Objecte refiectirt werden, alsdann unter demselben Winkel, aber nach der anderen Seite der optischen Axe gebrochen werden, folglich eine gegenseitige Ausgleichung und also gar keine Ablenkung stattfindet. Wenn aber das Schneckenrad um i8o° gedreht worden und die beiden Prismen in der relativen Lage, Fig. 5, sich befinden, dann werden die Lichtstrahlen in der Ebene des brechenden Winkels unter einem Winkel von einem Grad von der Richtung der optischen Axe des Fernrohres abgelenkt, wenn der Refractionswinkel jedes einzelnen Prismas %° beträgt.

Zwischen diesen Grenzen von Null und einem Grad z. B. kann man sich eine beliebige Anzahl gleicher Theile denken, und gesetzt, es wären dieses 36000, so wird jeder dieser Theile Y₁ ο Secunde repräsentiren, wovon jede beliebige Anzahl mit der gröfsten Genauigkeit durch Rechnung bestimmt werden kann; die Grenze für die Beobachtung so kleiner Winkel wird natürlich von der Gröfse und Vollkommenheit des Fernrohrs, dem von dem Object reflectirten Lichte und der Unterscheidungsfähigkeit des Auges abhängen. Es ist leicht begreiflich, dafs, wie klein diese Winkel auch sein mögen, ein jeder im genauen Verhältnifs zum sinus versus des von einem Radius = 1 beschriebenen gleichen Winkels steht, und wenn dieser Winkel z. B. 60° beträgt, so wird der sinus versus die Hälfte des Radius und der Brechungswinkel 900 Secunden oder 15 Minuten betragen. Um letztere zu finden, ist daher nur nöthig, den entsprechenden sinus versus zu ermitteln, welcher jenen repräsentirt. Eine Tabelle, welche für Winkelmessungen bis zu einer halben Secunde genügt, soll jedem nach diesem System construirten geodätischen Instrumente beigefügt werden. Eine grofse Anzahl Versuche mit einem solchen Theodolyten haben die Genauigkeit dieses Systems, wenn alles mit gehöriger Accuratesse ausgeführt ist, vollständig erwiesen, und die Vortheile desselben sind nicht allein gröfsere und zuverlässigere Genauigkeit der Messungen, sondern auch gröfsere Einfachheit und kleinere Theilkreise, weil dieselben nur in ganze und halbe Grade getheilt zu sein brauchen, sowie ein zuverlässiges Mittel die Theilung derselben zu prüfen und die etwaige Differenz eines jeden ganzen oder halben Grades genau festzustellen, vorausgesetzt, dafs der adoptirte Refractionswinkel vollkommen richtig ist, was durch die oben angegebene Zusammensetzung der Prismen mit der gröfsten Genauigkeit leicht erzielt werden kann. Kleinere Unrichtigkeiten im Mechanismus zum Drehen des Prisma / haben dagegen keinen bemerkbaren Einflufs auf die Genauigkeit der Messungen.

Die Prismen müssen vom besten homogenen und durchsichtigen Material verfertigt werden; ich habe gefunden, dafs hartes Crownglas sich sehr gut dazu eignet, und dafs, wenn der Brechungswinkel beider Prismen einen Grad nicht übersteigt, die chromatische Abweichung nur unbedeutend ist. Man kann aber auch, um diese ganz zu vermeiden, die Benutzung der Prismen auf einen kleineren Winkel beschränken, wenn die Theilung des Horizontal- und Verticalkreises des Instrumentes ebenfalls kleinere W'inkelmessungen gestattet.

Um den Winkel zwischen zwei' entfernten Objecten mit den Prismen zu messen, bringe man zunächst das Prisma/ auf den Nullpunkt, richte dann das Fadenkreuz des Fernrohrs auf eins dieser Objecte und, nachdem es in dieser Richtung festgestellt worden, drehe man dies Prisma mittelst des beschriebenen Mechanismus so lange, bis das andere Object vom Fadenkreuz bedeckt wird. Zu dem hierdurch beschriebenen Winkel des Schneckenrades i findet man den sinus versus, welcher den gesuchten Brechungswinkel in Secunden undBruchtheilen einer Secunde repräsentirt, entweder durch Rechnung oder aus der Tabelle. Ist der Winkel gröfser als 1 ° bezw. y_ä °, so mufs zuvor mit dem Horizontal- bezw. Verticalkreis des Instruments und dann der Rest des Winkels mit dem Prismenapparat in obiger Weise gemessen werden. Wenn verticale Winkel gemessen werden sollen, mufs Mas Stück b mit allem, was daran ist, um 90 ° herumgedreht werden; es wird dann in die in Fig. 2 durch punktirte Linien angedeutete Lage kommen und mufs in derselben, während gemessen wird, feststehen bleiben.

Die Prismen könnten auch zwischen dem Ocular und dem Objectiv angebracht werden; sie würden alsdann einen im Verhältnifs zum Querschnitt des Lichtkegels im Innern des Fernrohrs kleineren Durchmesser haben können.

Es wurde bereits bemerkt, dafs, wenn die brechenden Winkel der Prismen entweder einander entgegengesetzt, wie in Fig. 4, oder beide nach derselben Seite, wie in Fig. 5, stehen, im. ersteren Fall keine Ablenkung der Lichtstrahlen stattfindet, im andern Falle die Ablenkung das Doppelte eines einzelnen Prismas beträgt. Wenn aber das Prisma/ in eine andere Stellung gebracht wird, so scheint das Object nicht allein sich in einer Richtung zu bewegen, sondern auch im rechten Winkel zu derselben und verschwindet mitunter aus dem Gesichtsfelde des Fernrohrs; deshalb ist es alsdann nöthig, dem letzteren eine verticale Bewegung zu geben, wenn der mit den Prismen zu messende Winkel ein horizontaler, und eine horizontale Bewegung, wenn derselbe ein verticaler ist. Dieses beeinträchtigt jedoch die Genauigkeit der Messungen mit guten Instrumenten in keiner Weise.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.