Förderverein der Archenhold-Sternwarte
und des Zeiss-Großplanetariums Berlin e.V.

Dr. Jürgen Rose

Die "optische Waschmaschine"
Fettfleck-Fotometer nach Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899)

Das Fotometer ermöglicht den einfachen Vergleich von Lichtstärken. Der Versuchsaufbau besteht aus zwei gegenübergestellten Lichtquellen. In der Mitte befindet sich als Projektionsschirm ein Löschblatt mit einem Fettfleck. Die Lichtquellen schalten sich bei Annäherung selbsttätig ein.

 

Versuchsaufbau:

Die linke Vergleichsquelle besitzt eine bekannte Helligkeit, die Helligkeit der rechten Lichtquelle soll bestimmt werden.

Durchführung:

Zuerst wird am rechten Stellknopf die Helligkeit der zu messenden Lichtquelle vorgegeben. Durch langsame Rechtsdrehung am linken Stellknopf, beginnend von der Nullstellung, wird die Helligkeit der Vergleichsquelle so lange erhöht, bis der Fettfleck auf dem Projektionsschirm scheinbar verschwindet - das Löschblatt also "optisch gewaschen" ist. Anfangs erscheint der Fleck dunkler als das umgebende Papier, da fettiges Papier das Licht mehr reflektiert als durchlässt. Nun kann an der unterlegten Skala der linken Vergleichsquelle deren Helligkeit am Diagramm abgelesen werden, die im Kompensationsfall somit gleich der gesuchten Helligkeit der rechten Lichtquelle ist.

Beleuchtungsstärke am Projektionsschirm in Abhängigkeit von der Skaleneinstellung

Verwendungszweck und Aufbau:

Das Fotometer ermöglicht den einfachen Vergleich von Lichtstärken. Der Versuchsaufbau besteht aus zwei gegenübergestellten Lichtquellen. In der Mitte befindet sich als Projektionsschirm ein Löschblatt mit einem Fettfleck.

Auswertung:

Im Kompensationszustand gilt für die Lichtstärken die Verhältnisgleichung:
IPrüf / r12 = I0 / r02

Die unbekannte Lichtstärke der Quelle IPrüf kann somit durch Verändern der bekannten Lichtstärke der Quelle I0 oder durch Veränderung der Abstände r0 und r1 zum Leuchtschirm ermittelt werden.

 

Historischer Hintergrund:

In der Astronomie des 19.Jahrunderts wurden nach dem Kompensationsverfahren die Helligkeiten von Sternen geschätzt (Stufenschätzmethode nach F. W. Argelander), bevor als Vergleichslichtquellen ab 1890 sogenannte Normallampen verwendet wurden (Hefnerkerzen). Unter Kerzenbeleuchtung im Abstand von 1,8 m erscheinen weiße Gegenstände etwa gleich hell wie im Licht des Vollmondes. Heutige Einheit der Lichtstärke ist Candela, die die physiologische Lichtempfindlichkeit bei der Wellenlänge von 555 nm berücksichtigt.

 

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