Fotométer
Fotométer (gör.). A fényerősség mérésére való eszközöket fénymérőknek, F.-eknek nevezik. Mivel a fényerősségre abszolut mértékünk nincs, a mérés csak különböző fényforrások összehasonlításából állhat valamely egységül választott fényerősséggel. A F.-ek alkalmazása általában az optika azon tételén alapszik, hogy valamely felület megvilágításának erőssége fordított arányban áll a fényforrástól való távolság négyzetével. A használtabb F.-ek a következők:
1. ábra. Ritchie fotométere.
A Ritchie-féle lényegében hasábos szekrény (1. ábra), melynek közepében derékszögü faprizma van felállítva, ugy hogy az él, melyben a két határlap egymást derékszög alatt metszi, vizszintes, de a szekrény hosszirányára merőleges. A kétlap, melyek mindegyike 45° alatt hajlik a vizszintes sikhoz, fehér papirral van bevonva. A szekrénynek a prizma fölötti részén, éppen az él fölött, kis nyilás van, melyen keresztül nézve, mindkét fehér lap egyformán látszik. A szekrény belül feketére van festve s a fehér lapokra csak oldalról eshetik fény. Mérés alkalmával mindegyik oldalon egy-egy fényforrás van alkalmazva (sötét szobában) s a szemlélő a kis nyiláson át nézi a fehér lapokat. A fényforrások távolságát a szekrénytől addig igazítják, mig a lapok megvilágítása egyformának tünik fel.
2. ábra. Rumford fotométere.
Rumford fénymérője függélyes fehér lap, mely előtt átlátszatlan pálca áll (2. ábra). Az összehasonlítandó két fényforrást a pálca előtt kissé oldalt állítják föl. Mindkét fényforrás árnyékot vet a lapra. Ahol nincs árnyék, ott a lap mindkét fényforrástól van megvilágítva. Az első fényforrásnak megfelelő árnyékot csak a második fényforrás világítja meg és viszont. Ha a két fény erőssége egyforma volna, az árnyékok akkor tünnének fel egyforma sötéteknek, ha a fényforrások távola a pálcától egyforma. Ha az egyik fény erősebb a másiknál, akkor egyenlő távolság mellett az erősebb fényforrásnak megfelelő árnyék gyengébben van megvilágítva és igy sötétebb, mint a másik. Hogy tehát az árnyékok sötétsége egyforma legyen, az erősebb fényforrást a pálcától messzebb kell vinni. Az említett optikai törvény alapján aztán a fényerősségek összehasonlíthatók. Ezen két F.-nél az egyenlő megvilágítás vagy egyenlő sötétség megbecsülése nem könnyü és pontosan nem is eszközölhető. Biztosabb itéletet alkothatni a Bunsen-féle F.-nél.
Bunsen F.-e fehér papirlap, melynek közepén sztearin vagy viasz által létrehozott zsirfolt van. Ez világosnak tünik fel sötét alapon, ha az ernyő hátulról erősebben van megvilágítva mint elülről, a szemlélő oldalán; ellenben sötétnek világos alapon, ha a megvilágítás elülről erősebb. Ennek oka az, hogy a zsirfoltos hely több fényt bocsát keresztül és kevesebbet ver vissza, mint a papirnak be nem zsirozott részei. Ha már most a papirlap mindkét oldalról egyenlően van megvilágítva, a zsirfolt majdnem eltünik. Mivel a papir a reá eső fényből el is nyel valamint és az elnyelt rész a zsirfoltos helyen más, mint a be nem zsirozott helyeken, a fénymérésre a következő eljárást alkalmazzák. A F. egyik oldalán lehetőleg állandó fényforrás van bizonyos távolban felállítva. A másik oldalon az egyik megmérendő fényforrás távola mindaddig igazíttatik, mig a zsirfolt azon oldalról nézve csakugyan eltünik. E távolság följegyzése után az elsővel összehasonlítandó második fényforrást helyezik el ugy, hogy a zsirfolt ugyanazon oldalról nézve ismét eltünjék. A fényforrások erői ez esetben ugy aránylanak egymáshoz, mint a távolságok négyzetei. A Bunsen-féle F.-t a heidelbergi Desaga következőleg állítja elő (3. ábra):
3. ábra. Bunsen fotométere.
Vizszintes, beosztott sinnek (aa) egyik végén b láng van elhelyezve, mely az összehasonlítás alapjául szolgál; a másik végen van a megmérendő eredjü d láng. A c gázóra a gáznak óránkénti fogyasztását jelzi. A beosztott sinen hengeres szelence van, melynek hátsó fala átlátszatlan. Az innenső köralaku határoló lapon van a zsirfoltos papir; a szelencében kis gázláng ég. Ezt 20 cm.-re közelítik a b lánghoz és ugy szabályozzák a gáz ömlését, hogy a b láng felé fordított zsirfoltos lapon a zsirfolt eltünjék. Erre a szelencét 180°-nyira fordítva, a megmérendő láng felé közelítik, anélkül, hogy a kis gázlángot megváltoztatnák. Ha a zsirfolt eltünik, az alkalmazott távolságból kiszámítható a d láng ereje b-hez képest. Ezen F. csak addig használható előnyösen, mig az összehasonlítandó fényforrások nem tulságosan különböző erejüek. Gyertyának elektromos fénynyel való összehasonlításakor már nagyon nagy távolságot kell használni, hogy a zsirfolt eltünjék. Ayrton és Perry az ő szétszórási fénymérőjüknél szórólencsével gyengítik a fényt. Különben készülékük Rumfordéval egyezik. Mivel azonban az elektromos fény fehérebb mint a gyertyafény és több nagyobb törésü sugárral bir mint ez, az észlelő a kétféle fény által megvilágított árnyékokat előbb zöld, aztán vörös üvegen nézi s ugy itél az árnyékok egyenlő sötétségére nézve. Az elektromos fény egész világító erejét nem is lehet a gyertyáéval összehasonlítani, hanem csak bizonyos szinekre vonatkozó erejét. Kitünt, hogy a zöld szinre nézve nyert fényerősségek viszonya nagyobb, mint a vörös sugarakéra vonatkozók viszonya. Az elektromos fény fehérség dolgában annál jobban felülmulja a gyertyafényt, mennél különbözőbb a fényerősségek viszonya az említett két szinre.
Bothe tangens-F.-énél a fényforrások összehasonlítása egy, részben áttetsző papirszelet szemlélésével eszközöltetik. A fényforrások ugy vannak elhelyezve, hogy a tőlük kiinduló fénysugarak egymást derékszög alatt keresztezve érkeznek a papirlapra, mely tehát rézsutosan van megvilágítva. A megvilágítás erőssége a távolságtól eltekintve, arányos a fénysugár beesési szögének cosinusával. Ebből következik, hogy az összehasonlítandó fényforrások egyenlő ereje és távolsága esetében, a papirlap felezi azon derékszöget, melyet a kétfelől érkező sugarak egymással alkotnak, ha mindkét oldalon egyformán van megvilágítva, s hogy a lapnak forgatása bármely irány felé, megváltoztatja a megvilágítást anélkül, hogy a fényforrások távolát változtatni kellene. A fényforrások egyenlőtlensége esetében tehát addig kell a papirlapot forgatni, mig mindkét fényforrás hatása egyforma s a leolvasott szög tangense adja a fényerősségek viszonyát.
Dove a mikroszkópot használta föl s azon előnyt érte el, hogy erős és gyenge fényforrásokat hasonlíthatott össze. Irásnak üvegen való mikroszkópiai fényképe ugyanis, mikroszkópon keresztül nézve, sötétnek látszik világos alapon, ha a megvilágítás alulról erősebb mint felülről, ellenben világosnak sötét alapon, ha a megvilágítás felülről erősebb. Ha a megvilágítás mindkét oldalról egyforma, az irás nem látható. Fényforrások összehasonlításakor azokat a mikroszkóp tükrétől addig távolítják (egyenkint), mig az irás ugyanazon felső világítás mellett eltünik. A lemért távolságokból aztán könnyen lehet a fényerősségekre következtetni. Valamely szoba különböző helyeinek világosságát ugy lehet megbecsülni, ha a mikroszkóp tükrét az ég felé fordítva, addig távozunk az ablaktól, mig az üveglap megvilágítása alulról és felülről egyforma nem lesz.
4-5. ábra. Wheatstone fotométere.
Wheatstone F.-e (4. ábra) hengeres sárgaréz-szelencéből áll, melynek átmérője mintegy 5 cm. A K fogantyu segélyével az S korongocskát olyformán lehet forgatni, hogy a szélén megerősített simított felületü I golyócska olyan alaku pályát ir, amilyen az 5. ábrán látható. Ha a készüléket két fényforrás közé állítják, a fogantyu gyors forgása esetében kettős fényábrát lehet látni, melyek egymástól külön vannak válva. Ennek oka a fény utóhatása a szemben. A készülékkel akkor addig távoznak az erősebb fényforrástól, mignem mindkét ábra egyformán fényesnek tünik fel. A fényerősségekre ismét a távolságokból lehet következtetni.
Babinet a polarizáló eszközt használta fel F.-nek. Az összehasonlítandó fényforrásokat ugy állítják fel, hogy az egyiktől jövő fénysugaraknak ferdén felállított üveglapokon kell keresztülhaladniok; a másiktől jövőknek pedig ezektől visszaveretniök, hogy az észlelő szemébe juthassanak. Ha a szem elé hegyi jegőc és mészpátjegőc helyeztetik, az ismert polarizálási szinek keletkeznek, ha a megvilágítás a két fényforrástól nem egyforma. A szinek eltünnek, ha a fényforrások hatását az egyiknek eltolása által egyenlővé teszik. E F. azért fontos, mert a szemnek azon rendkivül kifejlett képességét veszi igénybe, melynél fogva szinárnyalatokat tud megkülönböztetni.
Becquerel polarizáció-F.-e két messzelátóból áll, melyek szemlencséje közös és melyek mindegyikében két Nicol-féle prizma van alkalmazva (l. o.). Ha az összehasonlítandó fényforrásokat a tárgylencsék elé helyezik, a közös szemlencse látókörének két fele nem egyformán világos. Az erősebb fényforrás irányában álló egyik Nicol-féle hasáb forgatása által el lehet érni, hogy a látókör megvilágítása egyforma legyen. Körbeosztáson le lehet olvasni a forgatás szögét s e szög cosinusának négyzete fejezi ki a gyengébb és erősebb fény erejének viszonyát.
A csillagok fényességének összehasonlítására Zöllner asztro-F.-e szolgál. Valamely lángtól a fény kerek nyiláson át kétszer domboru lencsére esik, melyen keresztülhaladva, három Nicol-féle prizmán, egy hegyi jegőclapon és ismét kétszer domboru lencsén hatol keresztül. Az ezáltal megtört sugarak ferdén felállított üveglapra esnek, mely azokat visszaveri. Az üveglap messzelátóban van és átereszti azon fénysugarakat, melyek valamely csillagtól a tárgylencsén keresztül a messzelátóba hatoltak. Az észlelő ily módon a csillagnak és lángnak képét egymás mellett láthatja a messzelátóban. Mivel az első Nicol-féle hasábok forgathatók, a mesterséges fénynek ereje változtatható s a forgatás szögével különböző csillagok fényerőssége összehasonlítható. Az első Nicol-féle hasáb forgatása csupán a szint változtatja meg s azért a csillagok szine is meghatározható.
Siemens elektromos F.-e a szeléniumnak azon sajátságán alapszik, hogy elektromos vezetőképessége különböző megvilágosítások alkalmával a fényerősségek négyzetgyökeivel arányosan növekedik. Két egymásba helyezett lapos drótspirális tekervényei közé szelénium van olvasztva s ez sötét kamrába van helyezve, melynek lencséje az alkalmazott fényforrás sugarait a szeléniumon egyesíti. Azon ellenállásból, melyet a szelénium a megvilágítás tartama alatt egy rajta keresztülhaladó galvánárammal szemben tanusít, a fényerősségre következtetnek.
6-7. ábra. Skálás fotométer.
Zöllner skálás F.-ében a radiometert használja fel (6. és 7. ábra). Légüres üvegedényban (aa) elég erős kokon-szálon négykaru radiométer-kereszt függ (b). A kereszt csillámlemezekből áll, melyek egyoldalulag be vannak kormozva. Ilyen kereszt egyirányban forog, akár világító, akár sötét nősugarak esnek reá. A c papirskála hengeres és 100 részre van beosztva. Az index egy hengeres és mozgatható sárgaréz hüvelynek (dd) köralaku nyilása előtt van, mely hüvelynek szélét a fölötte levő sárgarézhengernek alája nyiló széle tartja. Mivel a skála zéruspontja az eszköznek csak hosszabb állása után vesz föl állandó helyzetet, az index mozgathatósága a zéruspont kijavítása céljából szükséges egy erősfalu, áttetsző üvegü henger, mely a fény szétszórására és sötét hősugarak elnyelésére való. Ez sárgarézhengerbe van elhelyezve, melynek oldalán áttetsző üveglappal elzárt, fedővel is betakarható kerek nyilás van. Az eszköz tetején vizmérleg van,a függélyes állás biztosítására. A skálarészek száma a torzió törvényei szerint a forgási szöggel arányosan növekedik; természetesen ügyelni kell arra, hogy napfény behatása által a skálának többszörös körülforgása ne legyen. Ezért a műszert használaton kivül elzárt nyilással kell állva hagyni. A skálás F. a szétszórt nappali fény intenzitásának meghatározására is használható fotografiai célokból. Segélyével meg lehet állapítani a szükséges fénybehatás tartamát.
Arcanum Zeitungen
Sehen Sie, was die Zeitungen in den letzten 250 Jahren zu diesem Thema geschrieben haben!
Zeigen Sie mir
