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Erschienen in:
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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

29. Lichtsinn und Photometrie

verfasst von : Professor Dr. Klaus Lüders, Professor Dr. Robert Otto Pohl

Erschienen in: Pohls Einführung in die Physik

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Das Auge ist wie die übrigen Sinnesorgane vor allem Gegenstand physiologischer und psychologischer Forschung. Trotzdem muss auch der Physiker einiges von den wichtigsten Eigenschaften seines Lichtsinnes kennen.
In der Physik bewertet man eine Strahlung nach ihrer Leistung \(\dot{W}\). Abb. Abb. 15.4 zeigte die Messung der Strahlungsleistung in einer der üblichen Leistungseinheiten, z. B. in Watt. Die Strahlungsleistung \(\mathrm{d}\dot{W}\) war im Raumwinkel \(\mathrm{d}\Omega\) enthalten. Dann definierte man als Strahlungsstärke (Abschn. 19.2)
$$\displaystyle I_{\vartheta}=\frac{\text{Strahlungsleistung }\mathrm{d}\dot{W}_{\vartheta}}{\text{Raumwinkel }\mathrm{d}\Omega}\,. $$
Die Strahlungsstärke wird also in der Physik als abgeleitete Größe gemessen mit der Einheit 1 W/sr.
Für den Lichtsinn haben die Strahlungsleistung und die aus ihr abgeleiteten Größen (Kap. 19) keine Bedeutung. Der Lichtsinn bewertet Strahlungsleistungen nur selektiv in einem engen Bereich des Spektrums. Deswegen musste eine Strahlungsmessung entwickelt werden, in der die Strahlungsleistung nur nach ihrer Wirkung auf das Auge, d. h. auf den Lichtsinn, bewertet wird (Photometrie). Die Grundlagen der Photometrie werden in den Abschn. 29.2 bis 29.7 behandelt.

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Fußnoten
1
Candela (Betonung auf der zweiten Silbe) ist das lateinische Wort für Kerze. Man benennt also eine Lichtstärke mit dem gleichen Wort, mit dem die Umgangssprache einen käuflichen Gegenstand, z. B. ein Stearinlicht, bezeichnet.
 
2
Selbstverständlich kann man auch eine andere mit dem Lichtsinn bewertete physikalische Größe als Grundgröße einführen, z. B. die Leuchtdichte, die vom Lichtsinn bewertete Strahlungsdichte. Dann wird die Lichtstärke zur abgeleiteten Größe Leuchtdichte ⋅ Senderfläche, usw. Die Benutzung der Lichtstärke als Grundgröße erleichtert es, die photometrischen Messverfahren experimentell zu entwickeln.
 
3
Sie wird erfahrungsgemäß bei gleicher Dauer der Hell- und Dunkelintervalle am kleinsten. (Im Kino je 0,01 s. Jedes Bild wird zweimal projiziert und nur jedes zweite Dunkelintervall zum Bildwechsel benutzt, Bildfrequenz also 25 Hz.)
 
4
Man muss derjenigen Definition den Vorzug geben, deren Ergebnisse ein Additivitätsgesetz befolgen. Addiert werden Beleuchtungsstärken. Man bestimmt z. B. entsprechend den angegebenen Methoden zwei Beleuchtungsstärken A und B. Addiert ergeben sie die Beleuchtungsstärke C = A + B. Wenn dann im Experiment auch der Wert C herauskommt, sagt man, dass ein Additivitätsgesetz gilt. Am besten scheint die Definition Nr. 4 zu sein.
 
5
Entsprechend etwa 100 Lichtquanten/Sekunde.
 
6
Als Längeneinheit Parsec benutzen die Astronomen den Abstand R 0, aus dem der Erdbahnradius r unter einem Winkel von \(1^{\prime\prime}\) gesehen wird, also
$$\displaystyle R_{0}=r/1^{\prime\prime}=1\,\,\text{Parsec}=3{,}08\cdot 10^{16}\,\text{Meter}$$
(29.6)
$$\displaystyle(1^{\prime\prime}=(1/3600)^{\circ}=4{,}85\cdot 10^{-6},\,r=1{,}49\cdot 10^{11}\,\text{m}).$$
 
7
Als Parallaxe α eines Fixsterns definieren sie den Winkel
$$\displaystyle\alpha=\frac{\text{Erdbahnradius}\,r}{\text{Fixsternabstand}\,R}\,.$$
(29.8)
Aus den Gln. (29.6) und (29.8) ergibt sich für einen Fixstern mit der Parallaxe α der Abstand
$$\displaystyle R=\frac{1^{\prime\prime}}{\alpha}\cdot R_{0}=\frac{1^{\prime\prime}}{\alpha}\,\text{Parsec}\,.$$
(29.9)
 
8
Das Innenfeld wird in früheren Auflagen wie auch im Videofilm 29.2 kurz „Infeld“ genannt.
 
9
Die Entstehung von Braun lässt sich mit ganz einfachen Mitteln vorführen. Man beklebt eine Kreisscheibe mit drei Sektoren aus farbigem Papier, und zwar etwa 210\({}^{\circ}\) schwarz, 90\({}^{\circ}\) rot, 60 ° gelb und versetzt die Scheibe in rasche Rotation. Durch die Bewegung verschwinden die drei einzelnen Farben in einem einheitlichen Braun.K29.4
 
10
Für die Purpurtöne braucht man zwei schmale Schlitze, einen im Blauen oder Violetten, den anderen im Roten.
 
Metadaten
Titel
Lichtsinn und Photometrie
verfasst von
Professor Dr. Klaus Lüders
Professor Dr. Robert Otto Pohl
Copyright-Jahr
2018
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Buch
Pohls Einführung in die Physik

Print ISBN: 978-3-662-54854-7

Electronic ISBN: 978-3-662-54855-4

Copyright-Jahr: 2018

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-54855-4_29

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    Bildnachweise