zahlreicher Untersuchungen von
Delisle,
Tulasne,
Fabre und zuletzt von Arcangeli gewesen, woraus sich ergab, daß
Hut,
[* 2]
Lamellen,
Stiel und selbst das innere
Gewebe
[* 3] in allen Entwickelungsstufen und weithin
(ca. 11 m) erkennbar leuchten, und daß dieses
Leuchten von einem physiologischen
Prozeß, wahrscheinlich der
Atmung, herrührt und mit einer geringen Wärmeerhöhung
verbunden ist, die wahrscheinlich auf der
Oxydation eines Eiweißstoffes beruht.
Daher erklärt sich, daß das
Leuchten in einem
Behälter mit
Kohlensäure,
Kohlenoxyd,
Wasserstoff,
Stickstoff etc. sowie in
Wasser, welches durch
Kochen von
Luft befreit wurde,
rasch erlischt, in freier
Luft aber nach dem Herausnehmen mit verstärkter
Kraft
[* 4] wiederkehrt. DasLeuchten
beginnt bereits bei einer
Lufttemperatur von 3-4°, erreicht bei 8-10° sein
Maximum und wird durch Eintauchen in
Wasser von
50° vernichtet.
Vgl. Gadeau de Kerville, Les animaux et les végétaux lumineux (Par. 1890);
Langley hat das vom
Cucujo
(Pyrophorus noctilucus) ausgestrahlteLicht
[* 5] hinsichtlich seiner
Zusammensetzung mit dem
Spektrophotometer und hinsichtlich seiner Wärmewirkung mit dem
Bolometer untersucht.
Der
Cucujo (s.
Feuerfliege, Bd. 6) trägt drei leuchtende
Flecke, zwei rundliche beiderseits auf der Oberseite des Brustschildes
und einen größern, heller leuchtenden an der Unterseite des
Hinterleibes. Das kontinuierliche
Spektrum des ausgestrahlten
Lichtes erstreckt sich vom Grünblau
(FraunhoferscheLinie F) bis ins Orangerot (nahe der
Linie C), erscheint
aber weitaus am hellsten im Gelbgrün (nahe bei E). Vergleicht man das
Licht des
Käfers mit Sonnenlicht, das bis zur gleichen
Gesamtlichtstärke abgeschwächt wurde, so erscheint dieses Gelbgrün weit heller als im Sonnenspektrum, obgleich sich letzteres
von hier aus nach beiden Seiten hin weiter ausdehnt.
Die Untersuchung der Wärmewirkung mit dem
Bolometer ergab, daß das
Licht des
Leuchtkäfers keine unsichtbaren Wärmestrahlen
enthält wie dasjenige der gewöhnlichen Lichtquellen, und daß die geringe Wärmewirkung, die es hervorbringt, nur von der
Energie herrührt, welche den leuchtenden
Strahlen selbst innewohnt. Da die
Fläche des
Bolometers, auf welche
die Strahlung wirkt, mit
Ruß geschwärzt ist, der als völlig schwarzer
Körper alle Strahlengattungen vollständig absorbiert
und ihre gesamte
Energie in
Wärme
[* 6] verwandelt, so sind die Bolometerangaben den an jeder
Stelle des
Spektrums vorhandenen Energiemengen
proportional. Errichtet man daher auf der
Skala der Wellenlängen als Abscissenachse in jedem
Punkte die
zugehörige, durch das
Bolometer angegebene Wärmewirkung als
Ordinate, so stellt die so gewonnene
Kurve die Verteilung der
Energie im jeweils betrachteten
Spektrum
anschaulich dar.
In dieser
Weise zeigt in der beigegebenen
[* 1]
Figur die
Kurve A die Energieverteilung im
Spektrum einer Gasflamme, die
Kurve B
im
Spektrum des
Lichtes des
Cucujo. Der sichtbare Teil, das Lichtspektrum, reicht nur von der Wellenlänge 0,4 μ bis
0,7 μ (μ = 1
Mikron = 0,001mm), d. h. vom
Violett bis
Rot; von 0,76 μ bis 3,0 μ und noch weit darüber hinaus erstreckt
sich das Gebiet der unsichtbaren ultraroten
Strahlen, welche nur Wärmewirkung, aber keine Lichtwirkung
hervorbringen.
Bei der Gasflamme gehört der weitaus größte Teil ihrer Strahlung dem letztern Gebiet an, mit einem
Maximum bei 1,6 μ,
die Strahlung des
Leuchtkäfers dagegen fällt ganz in das sichtbare Gebiet, mit dem
Maximum bei 0,57 μ. Die Gesamtenergie
der ganzen Strahlung wird dargestellt durch die zwischen Abscissenachse und Energiekurve enthaltene
Fläche.
Die auf der Ordinatenachse aufgetragene
Skala der
Energien ist so gewählt, daß in beiden
Fällen die Gesamtenergie die nämliche
ist.
Während der Gipfel der Energiekurve der Gasflamme (bei 1,6 μ) nur bis 700 hinaufsteigt, müßte
die Energiekurve der Strahlung des
Leuchtkäfers bis zum Teilstrich 3700 emporragen, so daß die letztere
Kurve in dem beschränkten
Raume der
Zeichnung nur zum kleinsten Teile Platz fand. Während bei der Strahlung des
Leuchtkäfers
die gesamte
Energie als
Licht auftritt, wird von der Gasflamme nur 1 Proz. der Gesamtenergie als sichtbare Strahlung
ausgegeben, die übrigen 99 Proz. gehen als unsichtbare
Wärme für den Beleuchtungszweck verloren.
Ähnliches gilt für alle unsre künstlichen Lichtquellen; wir vermögen industriell
Licht nur zu gewinnen, indem wir den
größten Teil der disponibeln
Energie in Form von dunkler
Hitze vergeuden. Langley nennt daher das
Licht des
Leuchtkäfers,
wo die gesamteEnergie der in seinem
Leuchtorgan vor sich gehenden chemischen
Prozesse in sichtbare Strahlung
umgesetzt wird, die wohlfeilste Form von
Licht. Die
Natur bringt dieses billigste
Licht hervor um etwa den 400. Teil der
Kosten
der
Energie, die in einer Kerzenflamme verbraucht wird.
[* 8] Das Photometer
[* 9] vom Prof.
LeonhardWeber, welches zur Messung der
Lichtstärke von
Flammen, elektrischen Glühlichtern
etc. sowie zur Messung der durch Tageslicht oder künstliche Lichtquellen hervorgebrachten diffusen
Beleuchtung
[* 10] sehr geeignet ist, besteht aus einem horizontalen, festen
Rohre A
[* 1]
(Fig. 1) und aus einem beweglichen, rechtwinkelig
zu A drehbaren
Rohre B. Das feste
Rohr A wird von einer
Säule getragen; an seinem
Ende rechts befindet sich ein durch Bajonettverschluß
[* 12] angesetztes Gehäuse für eine Benzinkerze, welches gegen den geschwärzten
Innenraum des Rohres A durch eine Glasscheibe abgeschlossen ist. Damit die Benzinflamme stets die gleiche Helligkeit bewahre,
wird ihre Höhe auf 20 mm geregelt. Innerhalb des Rohres A kann ein Ring, in welchem sich eine Milchglasplatte
befindet, durch den mit Trieb versehenen Knopf a hin und her bewegt werden, und ein mit dem Ringe verbundener Zeiger gibt auf
der an der Außenseite des Rohres A angebrachten Millimeterskala die Entfernung der Milchglasplatte von der Benzinkerze an.
Das Rohr B kann um reichlich 180° aus der in der
[* 11]
Figur dargestellten Lage, in der sich das Okularende
unten befindet, gedreht und in jeder Stellung, deren Elevationswinkel an dem kleinen Gradbogen c abzulesen ist, durch eine
Bremsschraube festgestellt werden.
In der Mitte des Rohres B befindet sich ein Reflexionsprisma, dessen eine Kathetenfläche dem Rohre A, dessen andre dem
Okularteil des Rohres B zugewendet ist. Mittels dieses Prismas, welches übrigens nur die Hälfte des Querschnitts des Rohres
B ausfüllt, wird das aus A kommende Licht zum Okular hingelenkt. Das dem Okular gegenüberliegende Ende des Rohres B trägt
einen parallelepipedischen Blechkasten b mit einem Abblendungsrohr. In diesen Kasten können seitwärts
eine oder mehrere Milchglasplatten eingeschoben werden.
Das von hier zum Okular gehende Licht füllt die linke, das vom Prisma
[* 13] kommende die rechte Hälfte des Gesichtsfeldes aus. Eine
Blende mit ovalem Ausschnitt liegt nach der Okularseite quer vor dem Prisma, derart, daß die Prismenkante den Ausschnitt halbiert.
Sind die von A und B kommenden Lichtmengen bei gleicher Färbung an Intensität gleich, so verschwimmen
beide Hälften des Gesichtsfeldes bis auf eine kaum merkliche Trennungslinie in ein gleichmäßiges Feld. Soll nun die Lichtstärke
einer wenig ausgedehnten Lichtquelle, Flamme
[* 14] oder dgl. von gleicher Farbe mit dem Benzinlicht bestimmt werden, so wird das
Rohr B nach der Flamme gerichtet, in den Kasten b eine Milchglasplatte eingeschoben und die Entfernung R
(100-200 cm) in Zentimetern gemessen, sodann durch Drehen des Knopfes a die Milchglasplatte in A so lange verschoben, bis beide
Hälften des Gesichtsfeldes gleich hell erscheinen, und an der Skala die Entfernung r dieser Platte von der
Benzinflamme ebenfalls in Zentimetern abgelesen.
Die gesuchte Lichtstärke ist alsdann J = (R²/r²)C, wo C ein Konstante ist, welche für die in den Kasten b eingeschobene
Milchglasplatte oder für mehrere solcher Platten zusammen, falls dieselben bei großer Intensität der zu messenden Lichtquelle
erforderlich sind, ein für allemal ermittelt werden muß. Um diese Konstante zu bestimmen, stellt man,
wie soeben beschrieben, die als Lichteinheit gewählte Normalkerze (oder Hefnersche Amylacetatlampe) vor dem Rohre B auf, mißt
R, welches in diesem Falle nicht über 50 cm zu wählen ist, sowie r und findet dann, da jetzt J = 1 sein muß,
C = r²/R².
Ist die Farbe der zu messenden Lichtquelle von der Farbe des Benzinlichtes verschieden, so macht man zwei Messungen, in rotem
und in grünem Licht. Zu diesem Zwecke befindet sich an dem Okularteil ein in der
[* 11]
Figur nicht angegebener Schieber mit roter
und grüner Glasplatte sowie einem offenen Ausschnitt, so daß nach Belieben mit natürlichem (weißem),
rotem oder grünem Lichte gemessen werden kann. Hat man in derselben Weise wie oben für rotes und für grünes Licht die
Resultate
J' und J'' berechnet, so findet man die gesuchte Lichtstärke, wenn man das für rotes Licht gefundene Resultat noch mit
einem Faktor K multipliziert, der von dem Verhältnis J'': J' abhängig ist und aus einer voraus berechneten Tabelle entnommen
werden kann;
derselbe ist für Flammen mit rötlicherm Licht kleiner als 1, für weißlichere Flammen größer als 1. Durch
die Messung der Lichtstärke von Flammen, Lampen
[* 15] etc. erfährt man direkt noch nicht, wie hell der von ihnen
beleuchtete Raum an seinen einzelnen Stellen ist.
Für die Beleuchtungstechnik ist es aber wichtig, die in einem beleuchteten
Raume wirklich vorhandene Helligkeit oder den Betrag des von einer Fläche zurückgestrahlten diffusen Lichtes unmittelbar durch
Messung festzustellen. Als Einheit für diese Helligkeit dient die Meterkerze, d. h. die Erleuchtung, welche
die als Lichteinheit gewählte Normalkerze auf einer Fläche, die ihr im Abstand von 1 m senkrecht gegenübergestellt ist,
hervorbringt. Um irgendwo in einem Raume die daselbst vorhandene Helligkeit mit dem Weberschen Photometer zu finden, stellt
man an die betreffende Stelle eine mattweiße Tafel, richtet das Rohr B darauf und stellt durch Drehen des
Knopfes a die Gleichheit der beiden Hälften des Gesichtsfeldes her.
Ist r die Ablesung am Zeiger (in Zentimetern), so ist die gesuchte Helligkeit H in Meterkerzen H = 10000/r².C', d. h. die
Anzahl Normalkerzen, welche man der Fläche im Abstand von 1 m gegenüberstellen müßte, um die gleiche
Helligkeit zu erzeugen. Die Konstante C' wird ein für allemal dadurch bestimmt, daß man in einem sonst völlig dunkeln Raume
der weißen Fläche eine Normalkerze in 1 m Entfernung senkrecht gegenüberstellt und die Bestimmung der Helligkeit wie vorher
durchführt. Da jetzt H = 1 ist, findet man C' = r²/10000. Statt der weißen Tafel kann man auch eine
unmittelbar vor das Rohr B geschobene, matte Milchglasplatte benutzen und das Instrument so aufstellen, daß diese Platte an
die Stelle kommt, deren Helligkeit gemessen werden soll. Die Berechnung der Helligkeit erfolgt dann nach derselben Formel wie
vorhin, nur daß die Konstante C' jetzt einen andern, für die angewendete Platte besonders zu bestimmenden
Wert hat.
Das in der photometrischen Praxis am weitesten verbreitete Bunsensche Fettfleckphotometer hat den Übelstand, daß jedes der
zu vergleichenden beiden Felder nicht bloß von einer, sondern gleichzeitig von beiden Lichtquellen Licht empfängt, weil der
gefettete Teil des Papiers immer noch Licht reflektiert und der nichtgefettete Teil noch Licht durchläßt.
Um diesen Übelstand zu beseitigen, haben Lummer und Brodhun den Fettfleck durch folgende rein optische Vorrichtung ersetzt.
In
[* 11]
Fig. 2 ist B ein gewöhnliches totalreflektierendes Prisma mit genau ebener Hypotenusenfläche, während bei Prisma A nur
die kleine Kreisfläche cd absolut eben ist, der übrige Teil dagegen eine Kugelzone bildet.
Die beiden Prismen sind bei cd so innig aneinander gepreßt, daß alles auf diese Berührungsfläche fallende Licht vollständig
hindurchgeht. Das Auge
[* 16] in O wird also Licht von L her nur durch die Berührungsfläche c d hindurch erhalten,
dagegen von R her nur diejenigen Strahlen, welche an den frei gebliebenen Teilen der ebenen Hypotenusenfläche total reflektiert
werden. Sind L und R diffus leuchtende Flächen, so erblickt das auf cd eingestellte Auge einen scharf begrenzten hellen oder
dunkeln elliptischen Fleck in einem gleichmäßig
¶