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Phatometer Die Erfindung bezweckt, ein Photometer mit Einrichtung
für subjektiven oder objektiven Vergleich zur Auflösung von Gleichungen verwendbar
zu .machen, auf deren einer Seite das Quadrateiner gesuchten Größe steht und - auf
deren anderer Seite Summanden stehen, von denen jeder den durch gegebene Werte bestimmten
Inhalt einer Fläche darstellt, wobei. nur solche Flächen in Frage kommen, deren
Größe mit Hilfe von verstellbaren Blenden so einstellbar ist, daß die Gestalt der
Fläche erhalten bleibt, also z. B. Quadrate, Rechtecke, Dreiecke und Kreise. Es
handelt sich also beispielsweise um Gleichungen von der Form
Nach der Erfindung wird das Photometer mit zweiundurchsichtigen Schirmen ausgestattet,
von denen jeder in einem der beiden Vergleichsstrahlengänge liegt, wobei der eine
Schirm eine quadratische öffnung (die Resultatöffnung) enthält, deren Seitenlänge
mit Hilfe von verstellbaren `Blenden einstellbar ist, und mindestens der andere
Schirm mit einer Gruppe von öffnungen versehen ist, deren Flächeninhalte mit Hilfe
von verstellbaren Blenden den gegebenen Werten entsprechend :einstellbar sind, und
wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um sämtliche öffnungen gleichmäßig zu beleuchten.
Der die Resultatöffnung enthaltende Schirm ist mit jener Gruppe von öffnungen nur
dann auszustatten, wenn die aufzulösende Gleichung negative Summanden enthält.
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Der Rechenvorgang besteht darin, daß von jener Gruppe von öffnungen
die Größe jeder einzelnen öffnung durch gegebenenfalls fortlaufende Verstellung
von Blenden den für die Inhaltsberechnung dieser öffnung bestimmenden, gegebenen
Werten entsprechend eingestellt wird und daß mit Hilfe der subjektiven oder objektiven
Vergleichseinrichtungen des Photometers die Resultatöffnung durch Blendenverstellung
auf eine Größe gebracht wird, bei der die durchgelassene Lichtmenge so bemessen
ist, daß die Lichtmengen, die durch die öffnungen des einen und durch die öffnungen
des anderen Schirmes hindurchtreten, einander gleich sind.
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.Das neue Photometer eignet sich besonders dann, wenn an die Ermittlung
des gesuchten
Wertes große Ansprüche bezüglich der Genauigkeit
gestellt und die gegebenen Werte fortlaufend zugeführt werden.
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Eine wichtige Aufgabe, die durch das neue Photometer gelöst werden
kann, ist z. B. diejenige, von einem Punkt, von dem bezüglich eines räumlichen rechtwinkligen
Koordinatensystems zwei Koordinaten y und z und der Abstands von dem Koordinatenanfang
gegeben sind, die dritte Koordinate x zu ermitteln. Diese Aufgabe läßt sich' auf
die Gleichung zurückführen x2 - S:: - y2 - z2. Zur Auflösung
dieser Gleichung sind die beiden Schirme des Photometers so auszubilden, daß der
eine Schirm drei quadratische Öffnungen und der andere Schirm eine quadratische
Öffnung enthält, wobei die Seitenlänge dieser einen Öffnung entsprechend jenem Abstands
und die Seitenlängen von zweien jener drei Öffnungen jenen beiden gegebenen Koordinaten
y und z entsprechend einstellbar sind.
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Ist das neue Photometer, wie es im Interesse großer Genauigkeit des
zu ermittelnden Wertes zweckmäßig ist, mit einer lichtelektrischen Zelle ausgestattet,
so empfiehlt es sich, zu dem Zwecke, zu verhindern, daß die mittels dieser Zelle
zu vergleichenden Lichtmengen einen gewissen, für eine gute Wirkung der Zelle vorhandenen
Grenzwert unterschreiten, zwei zusätzliche Öffnungen von gleicher, unveränderlicher
Größe vorzusehen, von denen jede einem der beiden Schirme angehört. Noch besser
ist es, die Zelle stets in der Gegend ihrer größten Genauigkeit zu benutzen, und
zu diesem Zwecke die Größe dieser beiden zusätzlichen Öffnungen einstellbar zu machen
und Mittel vorzusehen, um die Größe dieser beiden Öffnungen, unter Aufrechterhaltung
ihrer Gleichheit, in Abhängigkeit von der Größe der Lichtmenge, die jeder der beiden
Schirme bei Gleichheit der durch die anderen Öffnungen jedes Schirmes hindurchtretenden
Lichtmengen der lichtelektrischen Zelle zuführt, so zu regeln, daß die mittels dieser
Zelle -zu vergleichenden gesamten' Lichtmengen annähernd konstant bleiben.
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Vorteilhaft ist es noch, in mindestens einem der beiden Schirme des
Photometers zum Zwecke der Berichtigung von Gerätefehlern eine zusätzliche Öffnung
von einstellbarer Größe vorzusehen.
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Um für die Ermittlung der gesuchten Werte größtmögliche Genauigkeit
zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die Öffnungen in den beiden Schirmen des Photometers
durch lichtdurchlässige, klare Stellen zweier übereinanderliegender Glasplatten
darzustellen, die teilweise mit einer undurchsichtigen Schicht versehen sind.
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Im Interesse größtmöglicher Genauigkeit ist es ferner empfehlenswert,
der Lichtquelle zum Beleuchten der öffnungen der beiden Schirme ein Filter zuzuordnen,
dessen Lichtdurchlässigkeit in den verschiedenen Zonen sq gewählt ist, daß die Helligkeitsverteilung
in den Schirmöffnungen streng gleichmäßig ist.
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Handelt es sich um Photometer, bei denen sämtliche einstellbaren Öffnungen
der beiden Schirme quadratisch sind, so kann man verhüten, daß die Schwerpunkte
der Öffnungen beim Verstellen der Blenden ihre Lage ändern, indem man jeden Schirm
aus so viel Teilen bestehen läßt, wie er einstellbare Öffnungen enthält, und jeden
dieser Teile mit der zugehörenden verstellbaren Blende so kuppelt, daß er bei einer
Verstellung der Blende eine gleich große Verstellung in entgegengesetzter Richtung
erfährt.
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In Abb. i der Zeichnung ist ein Photometer zur Auflösung jener obenerwähnten
Gleichung x'-s°-y°-z. schematisch dargestellt. Abb. 2 und 3 zeigen in vergrößertem
Maßstab die Blendeinrichtungen dieses Photometers, je in Richtung der optischen
Achse gesehen, während Abb..@ die zugehörige Blinkscheibe in Ansicht veranschaulicht.
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Eine durch eine Glühlampe i beleuchtete Ulbrichtsche Kugel 2 ist mit
einer Lichtaustrittsöffnung 3 versehen, die durch zwei Objektive ¢ und 5 mit Hilfe
zweier Spiegel 6 und 7 in das Innere einer zweiten U lbrichtschen Kugel 8 abgebildet
wird. Das in diese zweite Kugel8 eintretende Licht fällt auf eine lichtelektrische
Zelle 9. Eine durch einen Motor i o gleichförmig angetriebene Blinkscheibe i i gibt
abwechselnd den Lichtzutritt zu dem ObjektIv q. und dem Objektiv 5 frei. Auf diese
Weise wird in der Zelle 9 Wechselstrom erzeugt. Dieser Wechselstrom wird durch einen
Verstärker 12 verstärkt. Ein Telephon 13 dient dazu, die Stromschwankungen hörbar
zu machen. Die Frequenz des erzeugten Tones ist durch die Drehzahl der Blinkscheibe
i bestimmt. Der Ton verschwindet nur dann, wenn die durch die beiden Objektive 4.
und 5 hindurchtretenden Lichtmengen einander gleich sind, wenn also in der Zelle
g Stromschwankungen nicht mehr vorhanden sind. Vor dem Objektiv 4. ist eine Glasplatte
14, die durch Schwärzung undurchsichtig gemacht ist, fest so angeordnet, daß ihre
beiden Stirnflächen der Eintrittspupille des Objektivs 4. benachbart liegen. Die
Glasplatte 1 ¢ (vgl. Abb. 2) ist an fünf Stellen von Schwärzung frei, so daß vier
quadratische Flächen i 5, 16, 17, 18 mit einander parallelen
Diagonalen
und eine rechteckige Fläche i 9 durchsichtig sind. Gegenüber jeder der vier quadratischen
Flächen ist ein Blendrahmen verschieblich angeordnet, derart, daß die Verschiebungsrichtungen
der vier Blendrahmen. 20, 21, 22, 23 einander und einer Diagonale jeder quadratischen
Fläche parallel sind. Die Blendrahmen enthalten je in einer Fassung eine Glasplatte,
die teilweise durch Schwärzung undurchsichtig gemacht ist, derart, daß jede Glasplatte
eine durchsichtige Fläche von der Gestalt eines Quadrates aufweist,- dessen Seitenlänge
der des entsprechenden Quadrates 15 bzw. 16 bzw. 17 bzw. 18
der Glasplatte 14 gleich ist ünd das eine solche Lage hat, daß durch Verschieben
des betreffenden Blendrahmens 2o bzw: 21 bzw. 22 bzw. 23 eine Stellung des Blendrahmens
herstellbar ist, in der das Quadrat dem entsprechenden Quadrat genau gegenübersteht.
Diese Stellung der Quadrate ist in Abb.2 gezeichnet. Die Blendrahmen 2 i und 22
liegen vor der Glasplatte 14 und die Blendrahmen 2o und 23 dahinter. Der Blendrahmen
21 greift mittels eines Mutterstückes 24 in eine Gewindespindel 25 ein, die entsprechend
dem, gegebenen Wert y angetrieben zu denken ist. Das Mutterstück ist noch längs
der Welle 26 geführt. Der Blendrahmen 22 greift mittels eines Mutterstückes 27 in
eine Gewindespindel 28 ein, die entsprechend dem gegebenen Wert z angetrieben zu
denken ist. Zur Führung des Mutterstückes 27 dient noch eine Welle 29. Der Blendrahmen
20 ist mit Hilfe von Armen 30 und 3 i auf den beiden Wellen 32 und 33 gerade
geführt. Die Kante 34 des Armes 3 0 zeigt an einer Teilung 35 der Welle 32
die Seitenlänge desjenigen Quadrates an, das bei der jeweiligen Stellung des Blendenrahmens
2o gegenüber der Glasplatte 14 als freie Lichtdurchtrittsöffnung zur Verfügung steht.
Die Wellen 32 und 33 dienen auch dem Blendrahmen 23 als Führungen. Dieser Blendrahmen
dient dazu, Gerätefehler; insbesondere durch die Art der Helligkeitsverteilung in
den Blenden; zu berichtigen. Seine Einstellung ist einmalig. Die Klemmschraube 36
dient dazu, den Blendrahmen nach .beendeter Einstellung festzustellen. Vor dem Objektiv
5 ist eine Glasplatte 37, die durch Schwärzung undurchsichtig gemacht ist, verschieblich
so angeordnet, daß ihre beiden Stirnflächen der Eintrittspupille des Objektivs 5
benachbart liegen. Die Glasplatte 37 (vgl. Abb. 3) ist an drei Stellen von .Schwärzung
frei, so daß eine quadratische Fläche 38, deren eine Diagonale der Verschiebungsrichtung
der Glasplatte 37 parallel ist und zwei rechteckige Flächen 39 und 4o durchsichtig
sind. Der Inhalt der beiden Flächen 39 und 40 ist gleich dem Inhalt der Fläche i
9 der Glasplatte 14, so daß durch die Flächen 39 und 4ö die gleiche Lichtmenge durchgelassen
wird wie durch die Fläche i g. Der Inhalt der Fläche 38 ist etwas größer als die
Summe der Inhalte der Flächen 1" 16 und 17. Gegenüber der Glasplatte 37 ist ein
Blendrahmen 4i verschieblicb. so angeordnet, daß seine Verschiebungsrichtung derjenigen
der Glasplatte 37 parallel ist. Die Glasplatte 37 ist mittels zweier Arme 42 und
43 ihrer Fassung 44 auf zwei Spindeln 45 und 46 gerade geführt, von denen 45 mit
Gewinde versehen ist. Der Blendrahmen 41 ist mittels zweier Arme 47 und 48 auf zwei
Spindeln 49 und 5o gerade geführt, von denen 49 das gleiche Gewinde trägt wie die
Spinde145 und entsprechend dem gegebenen Werts angetrieben zu denken ist. Die Gewindespindeln
45 und 49 sind mittels eines Stirnräderpaares 5 i zugleich großer, aber entgegengesetzter
Drehung miteinander gekuppelt, so daß eine Verdrehung der Spindel 49 Verschiebungen
der Glasplatte 37 und des Blendrahmens 41 hervorruft, die einander gleich, aber
entgegengesetzt gerichtet sind. Der Blendenrahmen 41 enthält in einer Fassung einer
Glasplatte, die einen durchsichtigen Flächenteil aufweist und im übrigen geschwärzt
ist. Dieser Flächenteil hat die Gestalt eines Quädrates, dessen Seitenlänge des
Quadrates 38 gleich ist und das eine solche Lage hat, @ daß der Blendrahmen 41 durch
Verschieben in die in der Zeichnung dargestellte Stellung gebracht werden kann,
in der das Quadrat dem Quadrat 38 genau gegenübersteht. Die gegenläufige Verschiebung
der Glasplatte 37 und des Blendrahmens 4 1 um gleiche Beträge hat zur Folge, daß
der Schwerpunkt der für den Lichtdurchgang jeweils zur Verfügung stehenden quadratischen
Fläche eine feste Lage hat.
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Vor Gebrauch des beschriebenen Rechenphotometers sind sämtliche Blendrahmen
in die gezeichnete Stellung zu bringen und darauf der Blendrahmen 23 so einzustellen,
daß bei laufendem Motor i o im Telephon 13 keine Stromschwankungen hörbar
sind. Alsdann sind die Gewindespindeln 25, 28 und 49 entsprechend den gegebenen
Werten y bzw. z bzw. s anzutreiben und der Blendrahmen 20 laufend so einzustellen,
daß im Telephon 13 keine Stromschwankungen hörbar sind. An der Teilung 35 wird dann
durch die Kante 34 der zu den jeweils eingestellten Werten y, z und s gehörende
Wert x angezeigt, der mit y, z und s durch die Gleichung verbunden ist x2-s2-y2-z2.
Empfehlenswert ist es noch, in der Lichtaustrittsöffnung 3 der Ulbrichtschen Kugel
2 ein Filter 3a anzuordnen, dessen Lichtdurchlässigkeit
in den
verschiedenen Zonen so ge-' wählt ist, daß die Helligkeitsverteilung an sämtlichen
das Licht durchlassenden Flächenteilen der Glasplatten i ¢ und 37 streng gleichmäßig
ist.