DE688023C

DE688023C - Photometer

Info

Publication number: DE688023C
Application number: DE1935S0118302
Authority: DE
Inventors: Dr Ferdinand Waibel
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-05-16
Filing date: 1935-05-16
Publication date: 1940-02-10

Description

Photometer Für die Messung kleiner Lichtstärken sind verschiedene Photometerkonstruktionen bekannt. Insbesondere für die absolute Messung der Lichtstärke von sehr kleinen Glühlämpchen oder von Scheinwerfern auf große Entfernung bediente man sich im allgemeinen sog. Sternphotometer, die jedoch durchweg geringe Genauigkeit aufweisen. Eine genauere Messung gestattete erstmalig die Photometeranordnung nach Geh 1 hoff und Schering, jedoch wird für viele Fälle der dort nötige Aufwand als zu groß empfunden.Photometer There are different ones for the measurement of small light intensities Photometer constructions known. Especially for the absolute measurement of the light intensity operated by very small light bulbs or by spotlights from a great distance in general, so-called star photometers, which, however, are consistently low in accuracy exhibit. For the first time, the photometer arrangement allowed a more precise measurement Go 1 hoff and Schering, but in many cases the effort required there is considered to be felt too big.

Vor allen Dingen ist für Laboratorien usw. der Anschaffungspreis zu erheblich durch den dabei verwendeten Lummer - Brodhunschen Würfel und die zwei Nikols.Above all, for laboratories etc. the purchase price is too considerably due to the Lummer - Brodhunschen cube and the two used Nikols.

Es ist auch ein Photometer bekannt, bei dem das Vergleichsfeld aus einer teilweise verspiegelten Fläche, insbesondere einer Linse, besteht und wobei die Abbildung von Vergleichs- und Meßlichtquelle in die Augenpupille erfolgt. Jedoch wird bei dieser Einrichtung nicht das Prinzip der Autokollimation angewendet. Dadurch sind die notwendigen Baulängen ungefähr doppelt so groß wie beim Gegenstand der Erfindung, und zudem ist durch die bisher notwendige Ablenkung des Hauptstrahlenganges unter einem rechten Winkel aus der Visierlinie weiterhin eine sehr große seitliche Entladung wie auch ein die Benutzung sehr erschwerender Aufbau vorhanden. A photometer is also known in which the comparison field is made a partially mirrored surface, in particular a lens, and wherein the imaging of the comparison and measuring light source takes place in the pupil of the eye. However the principle of autocollimation is not used in this device. Through this the required overall lengths are roughly twice as large as for the subject of Invention, and also is by the previously necessary deflection of the main beam path at a right angle from the line of sight continues a very large lateral Discharge as well as a structure that makes it very difficult to use.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß bei einem Photometer mit photometrischem Vergleichsfeld, das aus einer teilweise verspiegelten Fläche, insbesondere einer Linse, besteht, und wobei die Abbildung von Vergleichs- und Meßlichtquelle in die Augenpupille erfolgt, der Kunstgriff der Autokollimation in der Weise angewendet wird, daß die Abbildung von Vergleichslichtquelle und Meßlichtquelle auf das Auge durch ein und dieselbe teilverspiegelte Linse bewirkt wird und daß das reflektierte Licht die den beiden Strahlengängen gemeinsame Abbildungslinse zweimal durchläuft. The invention avoids these disadvantages in that in a photometer with a photometric comparison field, which consists of a partially mirrored surface, in particular a lens, and wherein the imaging of comparison and measuring light source takes place in the pupil of the eye, the trick of autocollimation is applied in this way that the imaging of the comparison light source and measuring light source on the eye is effected by one and the same partially mirrored lens and that the reflected Light passes through the imaging lens common to both beam paths twice.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung dieser Erfindung wird als photometrisches Vergleichsfeld eine ebene teilweise ver-spiegelte optische Fläche, insbesondere eine planparallele Platte, verwendet. Eine weitere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß verschiedene austauschbare Fernrohrlinsen unterschiedlicher Brennweite vor der Linse mit dem photometrischen Vergleichsfeld vorgesehen sind. According to a further embodiment of this invention, as a photometric Comparison field a flat, partially mirrored optical surface, in particular a plane-parallel plate is used. Another improvement of the invention exists in that different interchangeable telescopic lenses of different focal lengths are provided in front of the lens with the photometric comparison field.

In Fig. I ist eine Linse mit photometrischem Vergleichsfeld dargestellt. Die Linse ist eine Plankonvexlinse, die bei a teilweise mit einer reflektierenden Schicht versehen ist. A lens with a photometric comparison field is shown in FIG. The Lens is a planoconvex lens that is partially connected at a with a reflective layer is provided.

In Fig. 2 ist dargestellt, wie man statt dessen auch eine optische Fläche, speziell eine planparallele Platte, die teilweise verspiegelt ist, in den Strahlengang an der Stelle bringen kann, wo die Lichtstrahlen parallel laufen. In Fig. 2 it is shown how one can instead use an optical Surface, especially a plane-parallel plate that is partially mirrored, in the Can bring the beam path at the point where the light rays run parallel.

Fig. 3 stellt schematisch eine Möglichkeit des Aufbaus des Photometers gemäß der Erfindung dar. 01 ist ein Fernrohrobjektiv, °2 dahinter ebenfalls ein solches von beispielsweise anderer Brennweite. Im Brennpunkt von Oi außen befindet sich die Meßlichtquelle L. Diese wird durch die beiden Systeme öi und 02 im Brennpunkt F2 des Systems 04 in die Augenpupille des Beobachters abgebildet. Zwischen 0, und 0 haben wir also parallelen Strahlengang. Das System 0- ist im Ausführungsbeispiel achromatisch und plankonvex mit der planen Seite nach dem System Öi gekehrt, die Linse O-auf der planen Seite teilweise mit einer reflektierenden, lichtundurchlässigen Schicht versehen, z. B. versilbert oder platiniert. Fig. 3 shows schematically one possibility of the construction of the photometer according to the invention. 01 is a telescope objective, ° 2 behind it is also a those of a different focal length, for example. Located in the focal point of Oi outside the measuring light source L. This is due to the two systems öi and 02 in the focal point F2 of the system 04 imaged in the eye pupil of the observer. Between 0, and 0 we have a parallel beam path. The system 0- is in the exemplary embodiment achromatic and plano-convex with the flat side swept according to the Öi system, the Lens O-on the flat side partially with a reflective, opaque Provided layer, e.g. B. silver-plated or platinum-plated.

Vorteilhaft werden ein zentraler kreisrunder Fleck und ein peripherer Ring versilbert.A central circular spot and a peripheral one are advantageous Silver plated ring.

Seitlich am Fernrohrarm in einem Tubus sind die Vergleichslichtquelle L, eine auswechselbare Blende B mit Milchglasscheibe und die Linse °s untergebracht. Die Milchglasscheibe wird von der Lichtquelle L2 durch die Linse 03 mit ungefähr parallelem Licht beleuchtet. Über eine Spiegelanordnung, z.B. ein total reflektierendes Prisma P, gelangt von der Vergleichslichtquelle L2 ein Strahlenkegel auf die Linse 02 und wird an den reflektierenden Zonen derselben zurückgeworfen und im selben, aber durch geringe Neigung der Linse °2 etwas verschwenkten Strahlengang ebenfalls in F.2 in die Augenpupille abgebildet. Die Blende B befindet sich also im Brennpunkt von 02. Der Strahlengang °2, F2 ist fest eingestellt, während die Linse 01 vorteilhaft austauschbar und etwas verschieblich und zu diesemrZwecke mit einem Einstelltubus mit Trieb versehen ist.The comparison light source is on the side of the telescope arm in a tube L, an exchangeable diaphragm B with a frosted glass pane and the lens ° s housed. The milk glass pane is from the light source L2 through the lens 03 with approximately illuminated by parallel light. Via a mirror arrangement, e.g. a totally reflective one Prism P, a beam cone reaches the lens from the comparison light source L2 02 and is reflected back at the reflective zones of the same and in the same, but due to the slight inclination of the lens ° 2, the beam path is also slightly pivoted shown in F.2 in the pupil of the eye. The diaphragm B is therefore in the focal point of 02. The beam path ° 2, F2 is fixed, while the lens 01 is advantageous exchangeable and somewhat movable and for this purpose with an adjustment tube is provided with drive.

Auf diese Weise gelingt es, mit einem Satz von Linsen öi Lichtquellen jeder Entfernung ohne größere Einstelltubuslängen zu photometrieren. Für den Spezialfall, daß praktisch unendlich weit entfernte Lichtquellen gemessen werden sollen, wie bei Schering und Gehlhoff, fällt dann O ganz fort. In this way it is possible to use a set of lenses to produce light sources photometry at any distance without longer adjustment tube lengths. For the special case that practically infinitely distant light sources should be measured, such as with Schering and Gehlhoff, O is completely omitted.

Das Auge in F2 hinter einer Lochblende sieht also die Öffnung der Linse °2 erleuchtet, und zwar die reflektierenden Zonen im Lichte der Vergleichslichtquelle L2, die anderen im Lichte der Meßlichtquelle La. Durch Variation der Helligkeit der Vergleichslichtquelle L2 wird auf gleiche Helligkeit der Felder eingestellt. The eye in F2 behind a pinhole sees the opening of the Lens ° 2 illuminates the reflective zones in the light of the reference light source L2, the others in the light of the measuring light source La. By varying the brightness the comparison light source L2 is set to the same brightness of the fields.

Zur Variation der Helligkeit der Vergleichslichtquelle L2 kann man in bekannter Weise ein Paar Nikolsche Prismen oder Graufilter verwenden. Es kann auch zur Vereinfachung und Verbilligung des Gerätes ein geeichter Graulçeil verwendet werden, der zweckmäßig in Form einer runden Scheibe vor der spaltförmig ausgebildeten Blende ' vorbeigedreht wird. To vary the brightness of the comparison light source L2 one can Use a pair of Nikolsche prisms or neutral density filters in the known manner. It can a calibrated Graulçeil is also used to simplify and reduce the cost of the device which is expedient in the form of a round disc in front of the gap-shaped Aperture 'is turned past.

Ferner kann in bekannter Weise eine meßbare Variation des Vergleichslichtes auch durch eine Spannungsänderung an der Glühlampe L2 so erfolgen, daß die Lichtstärke der Meßlichtquelle gemessen wird durch einen Gleichstrom der Vergleichslichtquelle. Diese Methode ist speziell für einen bekannten Verwendungszweck erfolgreich anzuwenden nämlich die Messung von Hochfrequenzströmen, die kleine Glühlämpchen zum Aufleuchten bringen. Die Strom-Lichtstrom-Charakteristiken können bei beiden Lampen d. h. der zu messenden, mit Hochfrequenz betriebenen und der Vergleichslampe, ungefähr gleich verlaufen. Es gelingt so, die Hochfrequenzströme mittels eines veränderbaren Widerstandes im Gleichstromkreis der Vergleichslichtquelle zu messen. Furthermore, in a known manner, a measurable variation of the comparison light can also be done by changing the voltage at the incandescent lamp L2 so that the light intensity the measuring light source is measured by a direct current from the comparison light source. This method can be used successfully especially for a known purpose namely the measurement of high frequency currents, the little light bulbs to light up bring. The current-luminous flux characteristics can d. H. the to be measured, operated with high frequency and the comparison lamp, approximately the same get lost. It succeeds in the high frequency currents by means of a variable resistor to measure in the direct current circuit of the reference light source.

In Fig. 4 ist eine praktische Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei F ist hier noch eine Blende bzw. ein Okular angebracht. Erstere dient der Ausblendung eines definierten Bildfeldes und der Abhaltung von -falschem Licht, letzteres erleichtert die Einstellung des Instrumentes auf die Meßlicht quelle vor der eigentlichen Messung. Die Vergleichslichtquelle L sowie die zugehörige Blende B und der geeichte Grankeil sind im Tubus T untergebracht. °1 ist die verschiebliche und auswechselbare Objektivlinse. Ein derartig gebautes Photometer weist alsdann eine Leistungsfähigkeit auf, die sehr hoch getriebes werden kann. So ist es möglich, bei einer Brennweite von 80 cm für Oi und Ao cm für 01 noch Lichtstärken bis herab zu 2 io-5 HK zu messen. 4 shows a practical embodiment of the invention. At F a diaphragm or an eyepiece is attached here. The former is used for masking a defined image field and the prevention of false light, the latter facilitated the adjustment of the instrument to the measuring light source before the actual measurement. The comparison light source L as well as the associated aperture B and the calibrated Grankeil are housed in the T tube. ° 1 is the movable and exchangeable objective lens. A photometer built in this way then has a performance that can be very high geared. So it is possible with a focal length of 80 cm for Oi and Ao cm for 01 can still measure light intensities down to 2 io-5 HK.

Dank der einfachen erfindungsgemäßen Anwendung der teilweise - verspiegelten Fernrohrlinsen als photometrisches Verbleichsfeld lassen sich wesentlich - größere Brennweiten benutzen als mit bekannten Konstruktionen, so daß weit kleinere Lichtstärken noch gemessen werden können. Der Bereich nach oben ist beliebig ausdehnbar. Thanks to the simple application according to the invention of the partially - mirrored Telescopic lenses as a photometric bleaching field can be much larger Use focal lengths than with known constructions, so that much smaller luminous intensities can still be measured. The area upwards can be expanded as required.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Photometers sind noch wesentlich größer als nur gerade die Photometrierung sehr Kleiner Lichtquellen oder starker in großer Entfernung. Auf die Verwendung zur Messung von Hochfrequenzströmen ist oben schon hingewiesen worden. Hierfür ist noch besonders für Kurzwellen wichtig zu erwähnen, daß man dann mit der Apparatur genügend weit weggehen kann, so daß keinerlei kapazitive Beeinflussungen auftreten. The possible uses of the photometer are still essential greater than just the photometry of very small or powerful light sources at a great distance. Is on use for measuring high frequency currents has already been pointed out above. This is especially important for shortwave to mention that then go far enough away with the apparatus can, so that no capacitive influences occur.

Besonders vorteilhaft ist das Photometer bei der Bestimmung hoher Temperaturen noch anzuwenden. Bei der Pyrometrie sehr kleiner oder dünndrähtiger Glühkörper in abgeschlossenen Gefäßen (z. B. Glühlampen) werden Glühfadenpyrometer, wie das Holborn-Kurlbaum-Pyrometer, unbrauchbar, da man bei gefordertem oder noch mechanisch.möglichem Objektivabstand die Augenpupillen nicht mehr erfüllen kann oder zwecks Erfüllung dieser Forderung die Vergrößerung nicht mehr groß genug machen kann, damit das Bild auf der Netzhaut des Auges ausgedehnt genug ist. In diesem Falle ist das vorliegende Instrument besonders geeignet. The photometer is particularly useful for determining high Temperatures still apply. Very smaller or more thin-wire for pyrometry Incandescent bodies in closed vessels (e.g. incandescent lamps) are filament pyrometers, like the Holborn-Kurlbaum pyrometer, useless because one is at required or still mechanically.possible lens distance the eye pupils can no longer meet or not make the magnification large enough to meet this requirement so that the image on the retina of the eye is expanded enough. In this Trap, the present instrument is particularly suitable.

Auch für die Pyrometrie großer leuchtender Flächen, z. B. Heizöfen, läßt es sich ohne weiteres in Temperaturen eichen für eine gegebene Blende am Ort der Augenpupille ader eine gegebene Größe der Leuchtfläche, so daß die Größe der Lichtquelle selbst nicht mehr eingeht. Das Fenster zum Ofen läßt sich hier noch bedeutend enger machen, als es beim Holborn-Kurlbaum-Pyrometer nötig ist. Für den Gebrauch als Pyrometer ist noch zu bemerken, daß durch Wahl einer geeigneten Vorsatzlinse °1 das Photometer erfindungsgemäß ohne weiteres als normales Pyrometer nach Holborn-Kurlbaum zu benutzen ist. Vorzugsweise kann man hierzu die Blende B2 entfernen und die Vergleichslichtquelle L2, die vorteilhaft als kleine halbe Wendel ausgebildet wird, etwas an den Ort B heran verschieben. Es ist auch möglich, von vornherein die kleine Glühwendel als Vergleichslichtquelle zu benutzen. Besonders günstig ist es, aus einer bügelförmigen .Pyrometerlampe mit oder ohne Zusatzabbildung ein kleines Stück auszublenden. Die Gesichtsfeldblende in P2 wird dann in jedem Fall ersetzt durch ein normales Fernrohrokular, das auch beim Photometrieren zur Einstellung zunächst benötigt wird.Also for the pyrometry of large luminous surfaces, e.g. B. stoves, it can easily be calibrated in temperatures for a given aperture on site the pupil of the eye a given size of the luminous area, so that the size of the Light source itself no longer comes in. The window to the stove can still be opened here Make it much narrower than is necessary for the Holborn-Kurlbaum pyrometer. For the Use as a pyrometer should be noted that by choosing a suitable ancillary lens 1 the photometer according to the invention easily as a normal pyrometer according to Holborn-Kurlbaum is to be used. For this purpose, the diaphragm B2 and the comparison light source can preferably be removed L2, which is advantageously designed as a small half helix, somewhat at location B. move closer. It is also possible to use the small incandescent filament from the outset To use comparison light source. It is particularly advantageous to use a bow-shaped . Fade out a small piece of pyrometer lamp with or without additional image. the Field stop in P2 is then always replaced by a normal telescope eyepiece, which is also initially required for setting during photometry.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Photometer with photometric comparison field, which consists of a partially mirrored surface, in particular a lens, and the imaging of the comparison and measuring light source takes place in the pupil of the eye, characterized in that the image through one and the same lens, in particular the partially mirrored lens, and that the reflected light the Both beam paths common imaging lens passes through twice.

2. photometer arrangement according to claim 1, characterized in that a flat, partially mirrored optical surface as a photometric comparison field, in particular a plane-parallel plate is used.

3. Photometer arrangement according to claim I and 2, characterized in that that different interchangeable telescope lenses (0i) of different focal lengths are provided in front of the lens with the photometric comparison field.