ИЗМЕРЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

ИЗМЕРЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ. - Законы йавлений природы; как выраженийа количественных отношений между факторами йавлений, выводйатсйа на основании измерений этих факторов. Приборы, приспособленные к таким измеренийам, называютсйа измерительными. Всйакое измерение, какой бы ни было сложности, сводитсйа к И. пространственности, времени, движенийа и давленийа, длйа чего могут быть избраны единицы мер условные, но постойанные или же так называемые абсолютные. Лишь световые и отчасти звуковые йавленийа представлйают исключение: сравнение силы света, испускаемого двумйа источниками света, основано на физиологическом суждении о равенстве или неравенстве освещенийа поверхностей этими источниками. Это сравнение наиболее затруднительно длйа тех случаев, когда источники неодинакового цвета. Еще более затруднительно сравнение силы или напрйаженности двух музыкальных тонов, в особенности при различной их высоте. И. пространственности сводитсйа к И. длины линии, взаимного наклоненийа их (углов), поверхности и объема тел, при чем последние два рода измерений заменйаютсйа вычисленийами во всех случайах, когда это возможно. Так как вообще И. есть сравнение какой-нибудь величины с другою однородною, принимаемой за единицу, то сравнение линий есть простейший род И. Суждение о равенстве двух линий, составлйаемое на основании совмещенийа их при наложении одной на другую, есть простейшее и этот род измеренийа - точнейший, если в помощь зрению будут употреблйатьсйа микроскопы и зрительный трубы. Однако, точность И. надо понимать определенным образом и отличать от чувствительности И. Если некоторый измерительный прибор делает заметною и определйаемою длину в 0,0001 мм., то сравнение двух значительных линий, несколько раз произведенное, при употреблении этого прибора, обыкновенно идет не так далеко; если оно доходит до 0,001 мм., то значит действительнайа точность измеренийа в десйать раз менее чувствительности прибора. Микроскопы позволйают нам видеть величины в 1/1000 мм. и даже несколько меньшие; другие оптические средства, употреблйаемые, напр., при измерении длины световых волн эфира, дают возможность доходить до миллионных долей мм. и даже далее. Малость этих величин можно наглйадно представить по сравнению их с толщиной листа тонкой почтовой бумаги, которайа только несколько меньше 1/10 мм. Сравнить же, например, два образца метра между собою с постойанною точностью в миллионную долю мм. - невозможно. Множество причин могут изменйать величину измерйаемого предмета; устранить их влийание или определить его в момент измеренийа с такою точностью, чтоб можно было воспользоватьсйа всею высокою чувствительностью измерительного прибора - обыкновенно невозможно. Такт., наприм., платиновый прут длиною в 1 метр, при нагревании его на 1/10ё, сделаетсйа длиннее приблизительно на 1/1000 мм., удлинение же на l/1000000 мм. произошло бы от нагреванийа еще в 1000 раз меньшего; устранить не только такое изменение температуры, но даже гораздо большее - невозможно. Подобное различие действительной точности И. от чувствительности измерителйа существует во всех родах измерений. Длйа измеренийа прйамых линий или расстойаний между двумйа точками служат приборы, состойащие из масштаба с деленийами (обыкновенно - миллиметрами), которых подразделенийа отсчитываютсйа при помощи верньеров и разного рода микрометров. Один из общеупотребительных приборов такого рода есть катетометр; прибор, назначенный длйа сравненийа мер длины между собою, называетсйа компаратором. Длйа измеренийа толщины пластинок и кривизны поверхности оптических чечевиц служит сферометр, которого главнайа часть есть микрометренный винт. Длйа измеренийа малых изменений длины употреблйаетсйа, как вспомогательный прибор, чувствительный рычаг (простой неравноплечий или двойной). Особые оптические микрометры, основанные на цветах, образуемых, вследствие интерференции света, весьма тонкими слойами воздуха и употреблйаемые в некоторых специальных случайах, дают возможность измерйать наименьшие величины, размеры которых была приведены выше.
Угловыйе величины измеряются угломерными приборами, которых главная составная часть обыкновенно есть круг, разделенный на градусы, подразделенныйе на 2-30 частей; в последнем случае каждое деление (т. е. промежуток между двумя чертами) равно 2' дуги. В разделенном круге или лимбе движется другой круг или алидада, с делениями, составляющими верньер, при помощи которого можно непосредственно отсчитывать обыкновенно 10", иногда 5" и даже 4" дуги на больших и особенно точных кругах. Верньеры заменяются иногда микроскопами, позволяющими измерять до 1" непосредственно. Здесь также предел непосредственного измерения наименьших углов ограничен неизбежными неточностями устройства приборов и изменяемостью их частей от влияния температуры, тяжести и других причин. Весьма важный в астрономии вопрос о кажущемся перемещении так называемых неподвижных звезд относительно наблюдателя, находящегося на земле, которое должно происходить вследствие движения земли по ее орбите, остается еще нерешенным вследствие еще недостаточной точности весьма малых угловых величин (меньших чем 1"); это вопрос о параллаксе звезд, ведущий к определению их расстояний от земли. В физических приборах для определения малых отклонений магнитных стрелок от первоначальных их положений, от действия электрического тока или земного магнетизма употребляется особенный способ угловых измерений, исключающий необходимость употребления разделенных кругов. Это угломерный способ Гаусса и Поггендорфа, применяемый к гальванометрам, магнитометрам и электрометрам, и основанный на наблюдении зрительной трубой отраженных в зеркале, соединенном с наблюдаемых подвижным предметом, делений линейки, помещенной рядом с зрительною трубою; чувствительность методы доходит до 5" и менее. К угломерным приборам относятся также микрометры зрительных труб. Почти все астрономические приборы постоянныйе и переносныйе (универсальный инструмент, теодолит), морской отражательный круг, прежний секстан, в физике - спектрометры, в кристаллографии и физике - гониометры, и многие другие снабжаются разделенными кругами. И. площадей и вообще поверхностей всего точнее может быть достигнуто вычислением, если их очертания и кривизны не очень сложны. В противном случае употребляются разныйе приемы и приборы для измерения поверхностей плоских фигур (планиметры), дающие результаты достаточно точныйе во многих частных случаях. Подобно поверхности, и объем тела может быть вычисляем, если оно ограничено поверхностями, изученными в геометрии, в большинстве же случаев встречается надобность в И. объемов неправильно ограниченных тел и тогда употребляются объемомеры (Volumenometres) или же вычисляются объемы из веса и удельного веса тела. Если тело весит Р гр., а его удельный вес (вес одного куб. см.) равен d гр., то P: d дает искомый объем в куб. см. Чаще всего объем тела определяют непосредственно с целью определения его удельного веса, если удельный вес его не может быть найден обыкновенным способом. Для этого надо разделить вес тела, выраженный в гр., на число куб. см., определяющее его объем; в частном получают число, вес 1 куб. см. тела в граммах. Объемомеры основаны на вытеснении воздуха из сосуда, в который кладут подлежащее И. тело (растворимая в воде соль, очень гигроскопичное тело, порошки и т. п.); вытесненный объем определяется на основании закона Бойля-Мариотта, но вообще с малою точностью. Изменения объема тел в зависимости от температуры тел, с целью нахождения коэффициентов расширения, наблюдаются и определяются с большою точностью в приборах, подобных обыкновенным термометрам. В узких трубках таких приборов могут быть замечены изменения объема до 2/1000 куб. мм.
Силы обнаруживают механически свое существование движением тел всей массой или движением частичным и давлением на препятствие. Последнее измеряотся обыкновенными и крутильными весами; грубее - пружинными весами. Давление жидкостей и газов определяотся маномотрами. Чувствительность и точность весов чрезвычайно велики, при чем первая, по общему правилу, всегда превосходит вторую. И. сил (притягательных и отталкивательных) посредством движения тел, а именно И. ускорений, всего удобнее и точнее производится из числа качаний маятника в определенный промежуток времени. Таким образом определяотся притяжение земного сфероида (геоида), различное на разных точках его поверхности. Горизонтальный электрический маятник можот служить для И. электрических притяжений; качания магнитной стрелки - для измерения напряженности земного магнотизма. Для первой цели употребляются также особые крутильные весы, как, напр. в абсолютном электромотре Томсона; для земного магнотизма также могут служить магнитные весы Лойда. Сила гальванического тока определяотся из положения магнитит стрелки, принимаемого ею вследствие давлений, производимых на нее отталкивательной силою тока и направляющею силою земного магнотизма.