Goniomètre, instrument de mesure des angles, particulièrement utilisé dans l'étude des cristaux. Nicolaus Steno en 1669 a déterminé les angles interfaciaux des cristaux de quartz en coupant des sections perpendiculaires aux bords, les angles plans des sections étant les angles entre les faces qui étaient perpendiculaires aux sections. Le premier instrument utilisé pour mesurer ces angles était le goniomètre à contact conçu par Arnould Carangeot en 1783.
Contact goniomètres
Un goniomètre à contact se compose de deux règles métalliques pivotant ensemble au centre d'un demi-cercle gradué. L'instrument est placé avec son plan perpendiculaire à un bord entre deux faces du cristal à mesurer, et les règles sont mises en contact avec les faces. L'angle entre les règles, tel que lu sur le demi-cercle gradué, donne alors l'angle entre les deux faces. Les règles sont fendues, afin qu'elles puissent être raccourcies et leurs pointes appliquées à un cristal partiellement intégré dans sa matrice. L'instrument illustré est utilisé pour la mesure approximative de gros cristaux.
Goniomètres réfléchissants
Le goniomètre réfléchissant est un instrument de beaucoup plus grande précision et est utilisé pour la mesure précise des angles lorsque de petits cristaux à faces lisses sont disponibles. Ces visages reflètent des images clairement définies d'un objet brillant. En tournant le cristal autour d'un axe parallèle au bord entre deux faces, l'image réfléchie par une seconde face peut être amenée dans la même position que celle occupée précédemment par l'image réfléchie par la première face. L'angle de rotation du cristal, déterminé par un cercle gradué auquel le cristal est fixé, est l'angle entre les normales aux deux faces.
Plusieurs formes d'instruments reposant sur ce principe ont été conçues. Le type le plus ancien consistait en un cercle gradué vertical lisant les degrés et les minutes, qui tournaient autour d'un axe horizontal. Une grande amélioration a été effectuée en plaçant le cercle gradué en position horizontale. De nombreuses formes de goniomètre à cercle horizontal ont été construites: elles sont utilisées sur les télescopes et les collimateurs, et dans la construction, elles sont essentiellement les mêmes qu'un spectromètre, avec l'ajout d'arrangements pour régler et centrer le cristal sur une scène du cercle horizontal. La lumière provenant de n'importe quelle source pratique passe à travers la fente du collimateur et l'image réfléchie par la face cristalline est visualisée dans le télescope. Le support de cristal peut être ajusté pour apporter l'image exactement sur les fils croisés du télescope. Le cercle peut ensuite être tourné jusqu'à ce que l'image d'une seconde face cristalline soit amenée sur les fils croisés du télescope. L'angle par lequel il a été tourné est l'angle entre les deux faces normales.
Cependant, avec un goniomètre à cercle horizontal, il est nécessaire de monter et de réajuster le cristal pour la mesure de chaque zone de faces (c'est-à-dire, chaque ensemble de faces se coupant en bords parallèles). De plus, dans certains cas, il n'est pas possible de mesurer les angles entre les zones. Ces difficultés ont été surmontées grâce à l'utilisation d'un goniomètre à deux cercles. Le cristal est mis en place et ajusté avec l'axe d'une zone proéminente parallèle à l'axe du cercle horizontal ou vertical. Les positions des visages sont fixées par les lectures simultanées des deux cercles. Certains inconvénients sont surmontés en ajoutant encore un autre cercle gradué à l'instrument, avec son axe perpendiculaire à l'axe du cercle vertical, formant ainsi un goniomètre à trois cercles. Avec un tel instrument, les mesures peuvent être effectuées dans n'importe quelle zone ou entre deux faces sans réajuster le cristal. Des goniomètres ont été conçus pour mesurer les cristaux pendant leur croissance dans la liqueur mère et pour découper avec précision des plaques de section et des prismes à partir de cristaux (pierres précieuses) dans n'importe quelle direction. Un microscope ordinaire équipé de fils croisés et d'une platine graduée rotative sert de goniomètre pour mesurer les angles plans d'une face ou d'une section cristalline.
