fotometri -Photometria

Photometria , Johann Heinrich Lambert tarafından1760 yılında yayınlananışığın ölçümü üzerine bir kitaptır. Fotometrik nicelikler ve ilkelerden oluşan eksiksiz bir sistem kurmuştur; Malzemelerin optik özelliklerini ölçmek, görüş özelliklerini ölçmek ve aydınlatmayı hesaplamak için bunları kullanmak.

Lambert's Photometria'nın başlık sayfası

Fotometri İçeriği

Latince yazılmış olan kitabın adı, Yunancadan türetilen bir Lambert kelimesidir: φῶς, φωτος (harfleri phôs, fotoğraflar) = ışık ve μετρια (harf çevirisi metria) = ölçü. Lambert'in kelimesi fotometri, fotometri, fotometria olarak Avrupa dillerine girmiştir. Fotometri , en temel fotometrik kavramları doğru bir şekilde tanımlayan, bunları tutarlı bir fotometrik miktarlar sistemi içinde bir araya getiren, bu miktarları matematiksel ifade için yeterli bir hassasiyetle tanımlayan ve onlardan bir fotometrik ilkeler sistemi oluşturan ilk çalışmaydı. Bu kavramlar, miktarlar ve ilkeler bugün hala kullanılmaktadır.

Lambert iki basit aksiyomla başladı: Işık, düzgün bir ortamda düz bir çizgide hareket eder ve kesişen ışınlar etkileşime girmez. Kendisinden önceki Kepler gibi, fotometri "yasalarının" sadece sonuçlar olduğunu ve doğrudan bu iki varsayımdan çıktığını kabul etti. Bu şekilde Photometria (varsayılandan ziyade) şunu gösterdi:

  1. Aydınlık, bir nokta ışık kaynağından uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak değişir.
  2. Bir yüzeydeki aydınlatma, yüzeye dik olarak ölçülen geliş açısının kosinüsüne göre değişir ve
  3. Işık soğurucu bir ortamda katlanarak bozunur.

Buna ek olarak, Lambert, yayılan ışığın yoğunluğunun (ışık şiddeti) yüzeye dik olarak ölçülen açının kosinüsü olarak değişeceği şekilde ışık yayan (bir kaynak olarak veya yansıma yoluyla) bir yüzey varsaymıştır. Yansıtıcı bir yüzey söz konusu olduğunda, ışığın geliş yönünden bağımsız olarak bu tür bir emisyon olduğu varsayılır. Bu tür yüzeyler artık "Mükemmel Dağınık" veya "Lambertian" olarak adlandırılmaktadır. Bakınız: Lambert yansıma , Lambert yayıcı

Lambert, bu ilkeleri o sırada mevcut olan tek yolla gösterdi: iki hemen bitişik aydınlık alanın eşit derecede parlak görünmesini sağlayabilen (sadece görsel gözlemle belirlenebilecek bir şey), çoğu zaman dahiyane optik düzenlemeler icat ederek, ikisini üreten iki fiziksel nicelik. alanlar belirli bir miktarda eşit değildi (açı veya mesafe gibi doğrudan ölçülebilen şeyler). Bu şekilde, Lambert tamamen görsel özellikleri (ışık gücü, aydınlatma, şeffaflık, yansıtıcılık gibi) fiziksel parametrelerle (mesafe, açı, ışıma gücü ve renk gibi) ilişkilendirerek nicelleştirdi. Bugün buna "görsel fotometri" denir. Lambert, bir hata teorisine ve deneysel olarak görsel değerlendirmenin sınırları olarak belirlediği şeye dayanan belirsizlik tahminleriyle deneysel ölçümlere eşlik eden ilk kişilerden biriydi.

Önceki işçiler fotometrik yasa 1 ve 3'ü telaffuz etmiş olsalar da, Lambert ikincisini oluşturdu ve mükemmel dağınık yüzeyler kavramını ekledi. Ama daha da önemlisi, Anding'in Photometria'nın Almanca çevirisinde belirttiği gibi , "Lambert, fotometri hakkında kıyaslanamayacak kadar net fikirlere sahipti" ve onlarla birlikte eksiksiz bir fotometrik miktarlar sistemi kurdu. Fotometrinin üç yasasına ve mükemmel şekilde yayılmış yüzeylerin varsayımına dayanarak, Photometria aşağıdakileri geliştirdi ve gösterdi:

1. Sadece göze çarpan farklılıklar
Photometria'nın ilk bölümünde Lambert, fotometri yasalarını kurdu ve gösterdi. Bunu görsel fotometri ile yaptı ve içerdiği belirsizlikleri belirlemek için görsel sistemin ne kadar küçük bir parlaklık farkı belirleyebileceğini belirleyerek yaklaşık sınırlarını açıkladı.
Photometria'dan bir görsel fotometri örneği . Dikey ekran, tek mumla aydınlatılan alan EFDC'sini ve iki mumla aydınlatılan bitişik alan GFDB'yi üretir. FD'nin her iki tarafındaki parlaklık aynı olana kadar mum mesafeleri değiştirilir. Göreceli aydınlatma gücü daha sonra mum mesafelerinden belirlenebilir.
2. Cam ve diğer yaygın malzemelerin yansıması ve geçirgenliği
Lambert, görsel fotometri kullanarak, cam ve lens panellerinin geçirgenliğinin yanı sıra speküler ve dağınık yansımanın birçok deneysel tespitinin sonuçlarını sundu. Yaptığı en ustaca deneylerden biri, bir cam levhanın iç yüzeyinin yansımasını belirlemekti .
3. Yüzeyler arasında ışıklı ışınım transferi
Dağınık yüzeyleri ve fotometrinin üç yasasını varsayan Lambert, çeşitli boyut, şekil ve yönlerdeki yüzeyler arasındaki ışığın transferini bulmak için Calculus'u kullandı. Yüzeyler arasında birim başına akı transferi kavramını ortaya attı ve Photometria'da yüzeylerin birçok farklı geometrik düzenlemesi için denklemleri veren birçok çift, üçlü ve dörtlü integral için kapalı formu gösterdi. Bugün bu temel niceliklere Görünüm Faktörleri , Şekil Faktörleri veya Konfigürasyon Faktörleri denir ve ışınımsal ısı transferinde ve bilgisayar grafiklerinde kullanılır .
4. Parlaklık ve göz bebeği boyutu
Lambert, kendi gözbebeği çapını aynaya bakarak ölçtü. Bir mum alevinin daha büyük veya daha küçük bir parçasını incelerken çaptaki değişimi ölçtü. Bu, pupiller ışık refleksini ölçmek için bilinen ilk girişimdir .
5. Atmosferik kırılma ve absorpsiyon
Lambert, fotometri yasalarını ve çok sayıda geometriyi kullanarak alacakaranlığın zamanlarını ve derinliklerini hesapladı.
6. Astronomik fotometri
Gezegenlerin dağınık yansıtıcı yüzeylere sahip olduğunu varsayan Lambert, göreceli parlaklıkları ve güneşten bilinen uzaklıkları göz önüne alındığında, yansıma miktarını belirlemeye çalıştı. Bir asır sonra, Zöllner Photometria'yı inceledi ve Lambert'in bıraktığı yerden devam etti ve astrofizik alanını başlattı.
7. Katkılı renk karıştırma ve kolorimetrinin gösterilmesi
Katkılı renk karıştırmanın sonuçlarını ilk kaydeden Lambert oldu . Bir cam bölmeden eşzamanlı iletim ve yansıma yoluyla, iki farklı renkli kağıt parçasının görüntülerini üst üste bindirdi ve sonuçta ortaya çıkan ilave rengi not etti.
8. Günışığı hesaplamaları
Gökyüzünün aydınlık bir kubbe olduğunu varsayan Lambert, bir pencereden geçen ışıkla aydınlanmayı hesapladı ve ışık duvarlar ve bölmeler tarafından engellendi ve yansıtıldı.

Fotometrinin Doğası

Lambert'in kitabı temelde deneyseldir. Photometria'da açıklanan kırk deney , ışık ölçümü üzerine bir inceleme yazmaya karar verdikten sonra, 1755 ve 1760 yılları arasında Lambert tarafından gerçekleştirildi. Optik, termometri, pirometri, hidrometri ve manyetikler gibi deneysel verileri elde etmeye olan ilgisi birkaç alanı kapsıyordu. Photometria'da çok belirgin olan deneysel verilere ve analizine olan bu ilgi, Lambert'in ürettiği diğer makalelerde ve kitaplarda da mevcuttur. Optik çalışması için son derece sınırlı ekipman yeterliydi: birkaç cam, dışbükey ve içbükey mercekler, aynalar, prizmalar, kağıt ve karton, pigmentler, mumlar ve mesafeleri ve açıları ölçme araçları.

Lambert'in kitabı da matematikseldir. Işığın fiziksel doğasının bilinmediğini bilmesine rağmen (dalga-parçacık ikiliğinin kurulmasından 150 yıl önceydi), ışığın malzemelerle etkileşiminin ve görme üzerindeki etkisinin ölçülebileceğinden emindi. Matematik, Lambert için yalnızca bu niceleme için vazgeçilmez değil, aynı zamanda tartışılmaz titizlik işaretiydi. Lineer cebir ve hesabı, zamanın optik çalışmalarında nadir görülen gerçek bir güvenle yoğun bir şekilde kullandı. Bu temelde, Photometria kesinlikle 18. yüzyıl ortası eserlerinin karakteristik özelliği değildir.

Photometria'nın yazılması ve yayınlanması

Lambert, 1755'te fotometrik deneyler yapmaya başladı ve Ağustos 1757'de yazmaya başlamak için yeterli materyale sahipti. Photometria'daki referanslardan ve ölümünden sonra açık artırmaya çıkarılan kütüphane kataloğundan, Lambert'in Newton, Bouguer, Euler, Huygens, Smith ve Kästner'in optik çalışmalarına başvurduğu açıktır. Photometria'yı 1760 Şubat'ında Augsburg'da bitirdi ve matbaacı kitabı Haziran 1760'a kadar hazır hale getirdi.

Maria Jakobina Klett (1709-1795), Augsburg'un en önemli “Protestan yayıncılarından” biri olan Eberhard Klett Verlag'ın sahibiydi. Lambert'in Photometria'sı ve diğer 10 eseri de dahil olmak üzere birçok teknik kitap yayınladı . Klett, Photometria'yı basmak için Christoph Peter Detleffsen'i (1731-1774) kullandı . İlk ve tek baskısı açıkça küçüktü ve 10 yıl içinde kopyalarını elde etmek zordu. Joseph Priestley'in 1772'deki optik araştırmasında “Lambert's Photometrie” henüz temin edilmemiş kitaplar listesinde yer alıyor. Priestley, Photometria'ya özel bir atıfta bulunur ; önemli bir kitap olduğunu, ancak temin edilemez olduğunu söyledi.

Photometria'nın kısaltılmış Almanca çevirisi 1892'de, Fransızca çevirisi 1997'de ve İngilizce çevirisi 2000'de çıktı.

Daha sonra etki

Fotometri önemli ilerlemeler sağladı ve belki de tam da bu nedenle görünüşü genel kayıtsızlıkla karşılandı. 18. yüzyılın ortalarındaki temel optik soru şuydu: Işığın doğası nedir? Lambert'in çalışması bu konuyla hiç ilgili değildi ve bu nedenle Photometria hemen sistematik bir değerlendirme almadı ve optik bilimin ana akımına dahil edilmedi. Photometria'nın ilk değerlendirmesi 1776'da Georg Klügel'in Priestley'nin 1772 optik araştırmasının Almanca çevirisinde ortaya çıktı. Ayrıntılı bir yeniden çalışma ve açıklama 1777'de ortaya çıktı. Fotometri , yayınlanmasından yaklaşık bir yüzyıl sonra, astronomi biliminin ve gaz aydınlatma ticaretinin fotometriye ihtiyaç duyduğu zamana kadar ciddi bir şekilde değerlendirilmedi ve kullanılmadı. Bundan elli yıl sonra, Aydınlatma Mühendisliği, 20. yüzyılın başlarındaki büyük aydınlatma genişlemesine eşlik eden aydınlatma hesaplamalarının temeli olarak Lambert'in sonuçlarını aldı. Bundan elli yıl sonra, bilgisayar grafikleri , Lambert'in sonuçlarını, mimari görüntüler üretmek için gerekli olan radyosite hesaplamalarının temeli olarak aldı . Photometria , sanayi devrimi yolundayken teknoloji ve ticaret üzerinde uzun süre gecikmeli olsa da önemli bir etkiye sahipti ve Printing and the Mind of Man'da listelenen kitaplardan biri olmasının nedeni de buydu .

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Lambert, Johann Heinrich, Photometria, sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae , Augsburg: Eberhard Klett, 1760.
  2. ^ Mach, E., Fiziksel Optiğin İlkeleri: Tarihsel ve Felsefi Bir Tedavi , çev. JS Anderson ve AFA Young, Dutton, New York, 1926.
  3. ^ Sheynin, OB, “JH Lambert'in olasılık üzerine çalışması,” Archive for History of Exact Sciences, cilt. 7, 1971, s. 244–256.
  4. ^ Gal, O. ve Chen-Morris, R., "Ters Kare Yasasının Arkeolojisi", Tarih Bilimi , Cilt 43, Aralık 2005 s. 391–414.
  5. ^ Ariotti, PE ve Marcolongo, FJ, "The Law of Illumination Before Bouguer (1720)", Annals of Science , Cilt. 33, No.4, s. 331–340.
  6. ^ a b Anding, E., Lambert's Photometrie , No. 31, 32, 33, Ostwald's Klassiker der Exakten Wissenschaften , Engelmann, Leipzig, 1892.
  7. ^ Zöllner, JCF, Photometrische Untersuchungen mit Besonderer Rücksicht auf die Physische Beschaffenheit der Himmelskörper, Leipzig, 1865.
  8. ^ Rood ON, Modern Chromatics , Appleton, New York, 1879, s. 109–139.
  9. ^ Lambert, JH, Pyrometrie oder vom Maaße des Feuers und der Wärme , Berlin, 1779.
  10. ^ Buchwald, JZ, Işığın Dalga Teorisinin Yükselişi , Chicago, 1989, s. 3
  11. ^ Bopp, K., “Johann Heinrich Lamberts Monatsbuch,” Abhandlungen der Königlich Bayerischen Akademie der Wissenshaften, Mathematisch-physikalische Klasse, XXVII. Grup 6. Münih, 1916.
  12. ^ Verzeichniß der Bücher und Instrumente, weich der verstorbene Köinig. Ober Baurath ve Profesör Herr Heinrich Lambert hinterlassen şapka, und die den Weistbiethenden sollen verkauft werden. Berlin, 1778.
  13. ^ Priestly, J., The History and Present State of Discoveries to Vision, Light, and Colors , Londra, 1772
  14. ^ Boye, J., J. Couty ve M. Saillard, Photométrie ou de la Mesure et de la Gradation de la lumière, des couleurs et de l'Ombre , L'Harmattan, Paris, 1997.
  15. ^ DiLaura, DL , Fotometri veya, Işık, renk ve gölgenin ölçü ve dereceleri hakkında , Latince'den çevrilmiştir David L. DiLaura. New York, Aydınlatıcı Mühendislik Topluluğu, 2001.
  16. ^ Klügel, GS, Geschichte und gegenwärtiger zustand der Optik nach der Englischen Priestelys bearbeitet , Leipsig , 1776, s. 312–327.
  17. ^ Karsten, WJG, Lehrbegrif der gesamten Matematik; Der Achte Theil, Die Photometrie, Greifswald, 1777.
  18. ^ DiLaura, DL, “Light's Measure: A History of Industrial Photometry to 1909,” LEUKOS , Ocak 2005, Cilt 1, Sayı 3, sayfa 75–149.
  19. ^ Yamauti, Z., “Basit Formdaki Aydınlık Yüzey Kaynaklarından Gelen Işıktan Kaynaklanan Aydınlatmanın Geometrik Hesaplamasının Daha Fazla Çalışması” , Elektroteknik Laboratuvar Araştırmaları , no., 194, Tokyo, 1927, n. 1, s. 3.

Dış bağlantılar