Nº 0408208. Esferómetro de 0,001 mm de precisión (ca. 1900)

El esferómetro es, como su nombre indica, un instrumento de medida destinado a determinar el valor de radios de superficies esféricas (incompletas, por ejemplo, un casquete esférico o una lente) con bastante precisión, aunque también sirve para medir espesores de láminas o para detectar irregularidades en superficies.

Como el palmer, el esferómetro también utiliza un tornillo micrométrico y, estando hecho todo en metal, es un instrumento con forma de araña, esto es, un soporte con tres patas cuyas puntas forman un triángulo equilátero. Por el centro de esta estructura, y unido a un disco horizontal graduado a modo de nonius, avanza verticalmente un tornillo, de paso de rosca constante, de modo que, a cada vuelta completa del disco, la punta inferior del tornillo avanza una unidad sobre la escala principal vertical.

En cuanto al valor de las medidas que se obtienen con este instrumento, éstas constan de una parte entera, dada por la posición que indica el borde del disco horizontal sobre la escala principal vertical, y otra centesimal dada por la raya del disco que se observe que está alineada con la línea central de la barra vertical fija de la escala principal. En la actualidad, la tarea de lectura es más sencilla porque muchos esferómetros llevan acoplada una pequeña pantalla digital que ofrece directa y numéricamente el valor medido.

La precisión del esferómetro, esto es, lo mínimo que puede apreciarse con él, viene determinada por la razón entre el valor de la mínima división de la escala principal vertical y el número total de divisiones que tiene el disco del nonius. Así, en el caso más habitual, la escala principal está dividida en mm y su disco tiene cien divisiones, con lo que su precisión será de 1/100 = 0,01 mm. O, dicho de otra manera, cuando el disco horizontal da una vuelta entera (100 divisiones), el tornillo avanza 1 mm en altura.

En el caso de usar el esferómetro para medir el espesor de una lámina, basta colocar ésta bajo el tornillo y hacer descender la punta de éste hasta que toque la superficie de la lámina. En el caso más frecuente, de usar el aparato para determinar el radio de una superficie esférica de la que se dispone de un casquete o trozo de la misma, por ejemplo, una lente de vidrio, se coloca éste debajo del aparato y se mueve el tornillo hasta que la punta de éste y las tres patas contacten con dicha superficie. Lo que se determina así es la altura del casquete esférico, pero, conocida la distancia entre dos patas del esferómetro (o medida mediante un calibre), y usando trigonometría básica, se obtiene la medida final del radio de la esfera problema.

El invento del esferómetro suele ser atribuido al óptico y fabricante de instrumentos francés Robert-Aglaé Cauchoix (1776–1845) hacia 1810, quien luego se convertiría en un prestigioso fabricante de lentes para los grandes telescopios refractores de la época 1820-1840. También destacaría como fabricante de esferómetros el maestro relojero alemán Heinrich Carl Kröplin hacia 1883, cuando se especializó en construir diversos apartaos de medición, creando una empresa que aún existe.

El esferómetro de nuestra colección es, comparativamente, de gran tamaño, con dimensiones 10 cm x 10 cm x 17 cm, tiene el cuerpo principal en acero pintado en negro, con las tres patas, la cabeza del tornillo y las escalas, de disco y vertical, todo en latón. La escala principal es una barra vertical, graduada en medios mm (de 0 hasta 60) y el disco, de 10,5 cm de diámetro, cubre valores de 0 a 50 con 500 divisiones unitarias de 0,1 en 0,1, siendo pues su excelente precisión de 0,5/500 = 0,001 mm.

Este esferómetro se distingue de los habitualmente usados por los alumnos en que va protegido del ambiente exterior por una campaña cilíndrica de vidrio, de 13,5 cm de diámetro y 26 cm de altura, e incluye una placa de vidrio circular en su base para utilizarse como referencia niveladora plana y horizontal. Pero, sobre todo, se distingue porque, junto al sistema habitual de escala vertical y nonius de disco circular, el aparato incluye sobre este disco un sistema articulado de varillas que permite leer la escala circular con mayor comodidad y precisión. Este sistema auxiliar de lectura de escala con varillas tipo palanca aparece ya en un esferómetro diseñado a mediados del s. XIX por el inventor e ingeniero francés Louis-Guillaume Perreaux (1816-1889) y fue presentado en la Exposición Universal de París de 1867.

El instrumento puede usarse tanto para medir lentes de curvatura convexa (radio positivo) como cóncava (radio negativo) y, de hecho, el esferómetro puede usarse en optometría para determinar la potencia de una lente, por lo que, en este caso, al esferómetro se le suele llamar dioptómetro. Para ello, se mide el radio positivo con la cara convexa hacia arriba y el radio negativo con la cara cóncava hacia arriba y, con ambos radios ya conocidos, se calcula la distancia focal de la lente; finalmente, la potencia de la lente, en dioptrías, es la inversa de dicha distancia focal (expresada en metros).

Este esferómetro tan preciso pertenece a los Laboratorios de Física de nuestra Escuela y, pese a que no figura el fabricante del mismo, por su aspecto y semejanza con otros instrumentos de este tipo, debió ser fabricado hacia 1900, y aunque su sistema auxiliar para leer con mayor precisión es poco frecuente, su diseño básico es idéntico al de los esferómetros construidos en el último cuarto del s. XIX.

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Catalogación, documentación, texto y fotografía: Prof. A. Vitores (2021)