Lichtstärke und Lichteinheit

 

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In dem Buch H. Lux, Das moderne Beleuchtungswesen  hat Erik Leger einen Artikel über die Messung und Vereinheitlichung von Lichtstärken gefunden, den ich hier wiedergeben darf.

Die deutsche Lichteinheit

Da man Lichtquellen hinsichtlich ihrer charakteristischen Eigenschaften: - des Lichtstromes, der Lichtstärke der durch sie bewirkten Beleuchtung und der Flächenhelle – nur untereinander vergleichen aber nicht objektiv messen kann, ist man gezwungen, eine bestimmte Lichtquelle willkürlich zur Lichtnormale zu ernennen. Die Lichtnormale muß offenbar folgende Bedingungen erfüllen: 1. Sie muß in einer bestimmten Richtung unter bestimmten äußeren Bedingungen eine konstante Lichtstärke haben. 2. Sie muß leicht reproduzierbar sein, so daß die einzelnen nach bestimmten Vorschriften hergestellten Lichtquellen untereinander gleich sind, d.h. die gleiche Lichtstärke in einer bestimmten Richtung aufweisen. 3. Die Farbe des Lichtes soll möglichst weiß sein.

Von allen bisher vorgeschlagenen Lichtnormalien erfüllt diese Bedingungen am besten die mit Amylazetat gespeiste Lampe, die im Jahr 1884 von v. Hefner-Alteneck vorgeschlagen worden war. Sie gilt noch heute in Deutschland als technische Lichteinheit unter folgender Definition: "Als Lichteinheit dient die (in horizontaler Richtung ausgestrahlte) Lichtstärke einer in ruhig stehender, reiner atmosphärischer Luft frei brennenden Flamme, welche aus dem Querschnitt eines massiven mit Amylazetat gesättigten Dochtes aufsteigt, der ein kreisrundes Dochtröhrchen aus Neusilber von 8 mm inneren und 8,3 mm äußeren Durchmesser und 25 mm freistehender Länge vollkommen ausfüllt bei einer Flammenhöhe von 40 mm vom Rande des Dochtröhrchens aus und wenigstens 10 Minuten nach dem Anzünden gemessen".

Diese Einheit der Lichtstärke wird eine Hefnerkerze (HK) genannt.

Die  abgebildete Hefnerlampe weißt folgende Einrichtungen auf: In dem das Amylazetat enthaltenden, einfach zylindrischen Gefäß A befindet sich der in das Rohr C (von 8 mm inneren und 8,3 mm äußeren Durchmesser) genau hineinpassende, aus Baumwollfäden von genügender Zahl hergestellte Docht. Dieser läßt sich in dem Rohre C vermittelst der durch g und die Schrauben ohne Ende f und f1 betätigten Rädchen e und e1 in sehr feiner Weise auf- und abschieben, sodaß man die Höhe der Flamme genau auf 40 mm einstellen kann. Die erfolgte genaue Einstellung wird durch Visieren längs der im Rohre K befindlichen dünnen Platte q über die Flammenspitze hinweg nach dem oberen Rande des vertikalen Stabes h kontrolliert, oder es wird das optische Flammenmaß von Krüß benutzt. Die Kontrolle wird am besten von einem besonderen Beobachter während der Messungen fortwährend vorgenommen. Überaus sorgfältige in der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt von Prof. E. Liebenthal durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, daß die Hefnerlampe, wie alle Lampen mit offener Flamme, eine von dem Luftdrucke und der Luftfeuchtigkeit abhängige Lichtstärke aufweist. Zur Definition der Einheit der Lichtstärke tritt also noch die Bedingung hinzu, daß die Hefnerlampe bei 760 mm Barometerstand und einer Luftfeuchtigkeit von 8,8 Liter auf 1 cbm trockener, kohlensäurefreier Luft brennen muß. 

 

                                                    

Unter Zugrundelegung der Hefnerkerze gelten für die vier Grundeinheiten der photometrischen Größen die folgenden Beziehungen:

Name

Zeichen

Name

Zeichen

1.   Lichtstrom

  

          Lumen

Lm

2.   Lichtstärke

              I

      Hefnerkerze

HK

3.   Beleuchtung

  

           Lux

Lx

4.   Flächenhelle

      

      Kerze p. qcm

-

             

Hierin bedeuten:

ω  einen räumlichen Winkel
  eine Fläche in qm; s eine Fläche in qcm;     beide senkrecht zur Strahlungsrichtung.
  eine Entfernung in Metern

 

 

Andere Lichteinheiten.

In Frankreich wird als Lichtnormale eine mit reinem Colzaöl gespeiste Runddochtlampe mit eingeschnürtem Zylinder verwandt, die sogenannte Carcellampe. Die Dimensionen der Lampe insbesondere die der Brenners und die des Zylinders sind natürlich genau definiert. Dagegen ist die Zusammensetzung des Colzaöles (Öl des Sommerrapses) von dem 42 g in der Stunde verbrennen sollen, ziemlich variabel, so daß die Carcellampe eine sehr unzuverlässige Lichtnormale ist. Die internationale Lichtmeßkommission setzte im Jahre 1907 fest: 1 Carcel = 10,75 HK.

In England wird die Vernon-Harcourtsche Pentanlampe als Normallampe benutzt. Der Argandbrenner dieser Lampe wird mit Luft gespeist, die mit Pentandämpfen gesättigt ist. Da das Pentan kein einheitlicher Körper ist, so kann auch die Pentanlampe nicht als zuverlässige Lichtnormale angesehen werden. Bei einer Luftfeuchtigkeit von 8 l im Kubikmeter ist 1 Pentane-candle = 1,11 HK. Läßt man die Hefnerlampe bei 9 l Luftfeuchtigkeit brennen, so ist 1 Pentane-candle = 1 HK (9 l Feuchtigkeit).

In den Vereinigten Staaten wird die Lichteinheit mit untereinander verglichenen elektrischen Kohlefadenlampen aufrecht erhalten. Auf Grund von Konventionen zwischen Amerika, England und Frankreich einigte man sich im Jahre 1909 auf eine gemeinsame internationale Lichteinheit, die internationale Kerze. Es ist eine internationale Kerze = 1,11 HK.

Die Übelstände, die mit der Verwendung von Flammenlampen verbunden sind, zwingen dazu, eine bessere unter allen Umständen reproduzierbare Lichteinheit ausfindig zu machen. In der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt sind gegenwärtig Versuche im Gange, die Lichteinheit durch die Strahlung des Schwarzen Körpers von bestimmter Temperatur zu definieren. Die Temperatur wird am besten durch das Strahlungsverhältnis zweier Wellenlängen festgelegt. Die Lichtstärke ist durch die Größe der Strahlungsöffnung bedingt.

 

Aus: H. Lux, Das moderne Beleuchtungswesen.

Verlag von B.G. Teubner in Leipzig            1914