11. Beleuchtungsstärken werden gemeßen

Jede Lichtquelle hat eine bestimmte "Lichtstärke" 1), die man in der Einheit Candela oder Neue Kerze misst. Diese Angabe allein genügt aber nicht, denn auch die Entfernung zwischen der Lichtquelle und dem zu beleuchtenden Gegenstand spielt eine Rolle. Je weiter wir uns von der Lichtquelle entfernen, um so schwaecher wird die "Beleuchtungsstärke", die an dem angestrahlten Objekt wirksam ist. Man braucht auch für diese Größe eine Einheit, um zahlenmaessige Aussagen machen zu können, und hat dafür die Bezeichnung "Lux" (Lx) gewählt. Dabei gilt für den Zusammenhang zwischen Candela und Lux folgende Feststellung: Bei einer Entfernung von 1 m zwischen einer punktfoermigen Lichtquelle und einem Gegenstand ist dessen Beleuchtungsstärke (zahlenmaessig) in einem Versuchsraum ohne jede Reflektion ebenso gross wie die Lichtstärke; beträgt diese also z. B. 100 Candela, so ergibt sich in 1 m Entfernung eine Beleuchtungsstärke von 100 Lux. Für größere Entfernungen nimmt die Beleuchtungsstärke mit dem Quadrat der Entfernung ab (in unserem Beispiel wuerde in einer Entfernung von 2 m eine Beleuchtungsstärke von 100:2² = 25 Lux, in einer Entfernung von 3 m eine solche von 100:3² = 11 Lux usw. vorhanden sein). Für Entfernungen unter etwa 1 m gilt ein anderer Zusammenhang, weil die Ausdehnung der Lichtquelle dann nicht mehr klein gegenüber der Entfernung ist. Dann wachsen die Beleuchtungsstärken viel schneller als quadratisch.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß wir uns bestimmte Beleuchtungsstärken ohne ein teures Vergleichsinstrument kuenstlich erzeugen können. Wir verwenden eine möglichst punktfoermige Lichtquelle (z. B. eine Glühlampe mit 100 W, die normalerweise eine Lichtstärke von 109 Candela 2) hat) und begeben uns damit in einen dunklen Garten, dessen Pflanzen möglichst wenig Licht reflektieren. Jetzt können wir mit Hilfe der oben angegebenen Gesetzmaessigkeit durch entsprechende Annaeherung oder Entfernung zahlenmaessig bekannte Beleuchtungsstärken erzeugen.

Die Beleuchtungsstärke ist ein in der Praxis wichtiges Mass, weil man für bestimmte Zwecke stets bestimmte Beleuchtungsstärken braucht. Für grobe Arbeiten genügen ungefahr 60 Lux, für feine braucht man schon rund 300 ... 500 Lux, und Werte über 800 Lux befriedigen bereits hohe Ansprüche.

Unsere Messbrücke ermöglicht nun die Messung von Beleuchtungsstärken. Wir brauchen nur in Abb. 150 anstelle von Rx den LDR-Widerstand ohne den Schieber (s. Abb. 154) einzusetzen. Dessen Widerstand ändert sich bekanntlich mit der Beleuchtung, und wir finden auf unserem Ausschneidebogen eine weitere Skala, mit deren Hilfe wir sofort die Beleuchtungsstärke, die den Photowiderstand trifft, ablesen können 3). Dabei wird die Brücke wieder, wie schon beschrieben, auf Lautstärkeminimum abgeglichen. Sehr genau sind solche Messungen natuerlich nicht, sie geben aber immerhin Aufschluss über die ungefaehre Beleuchtungsstärke. Das kann praktisch wichtig sein, da man gerne prüfen moechte, ob an bestimmten Arbeitsplätzen die optimale Beleuchtungsstärke vorliegt oder nicht. Mit Hilfe unseres Meßgerätes läßt sich das ohne weiteres annaehernd ermitteln. Die beigegebene Skala gilt für Licht, welches senkrecht von oben in den offenen Schacht (ohne Schieber) des LDR-Gehäuses fällt. Dabei ist berücksichtigt, daß der LDR stets von diffusem Licht getroffen wird, das von der Reflexion des Gehäuseinneren herruehrt. Bei der Eichung war der Abstand Lichtquelle - LDR stets konstant und betrug 24 cm, die Beleuchtungsstärke wurde durch Andern des Betriebsstroms der zur Eichung benuetzten Lampe variiert. Dabei haben wir die damit verbundene Verschiebung des spektralen Schwerpunktes (durch Änderung der Glühfadentemperatur) vernachläßigt. Bei Benuetzung unserer Skala ist darauf zu achten, daß der LDR niemals direkt vom Licht getroffen werden kann. Ohne Gehäuse hätte der LDR, wenn er

1) Nicht mit dem in Lumen gemessenen "Lichtstrom" zu verwechseln.

2) Der genaue Wert hängt von der jeweiligen Lampenkonstruktion ab.

3) Die Verhältnisse sind wegen des logarithmischen Widerstandsverlaufs von P sogar recht günstig.

Abb. 154. Aufbauzeichnung zur Messung der Beleuchtungsstärke

von senkrecht auftreffendem Licht beschienen wuerde, folgende, von der Beleuchtungsstarke abhängige Widerstandswerte:

für 10000 Lx etwa   20 Ω
      1000 Lx etwa  140 Ω
       100 Lx etwa 1080 Ω
        10 Lx etwa 8000 Ω

Diese Werte gelten genaugenommen nur für rotliches Licht von 2700 deg K, wie es eine Glühlampe ausstrahlt. Für gruenes und blaues Licht nimmt die Empfindlichkeit rasch auf 70 bzw. 20% der genannten Werte ab, die zugehörigen Widerstandswerte liegen dann also wesentlich höher.

Mit dieser ebenso einfachen wie praktischen Schaltung können wir noch mehr anfangen. Sie läßt sich nicht nur zur ungefaehren Messung von Beleuchtungsstärken, sondern auch für photographische Arbeiten gut verwenden. Hier hat sie als Belichtungsmesser, aber auch als Hilfsmittel bei der Herstellung von Kopien praktischen Wert. Natuerlich sagt der ermittelte Luxwert am Ort des aufzunehmenden Gegenstandes noch nichts über die erforderliche Belichtungszeit bei gegebener Blendeneinstellung und einem bestimmten Negativmaterial aus; man könnte den Zusammenhang berechnen, aber das ist viel zu kompliziert. Hier helfen systematisch durchgeführte Probeaufnahmen, wobei man bei einem bestimmten Film und einer bestimmten, durch die Schärfentiefe gegebenen Blendenoeffnung bei jeweils gleicher, mit unserem Meßgerät eingestellter Beleuchtungsstärke ermittelt, welche Belichtungszeit nötig ist, um ein gut durchgezeichnetes Negativ zu bekommen. Man kann auch die Beleuchtungsstärke bei fester Belichtungszeit ändern und den entsprechenden Zusammenhang ermitteln. Aehnlich geht man bei der Bestimmung der richtigen Belichtungszeit vor, wenn man Kopien oder Vergrößerungen machen will. Die Dichte des jeweiligen Negativs läßt sich durch die Tatsache berücksichtigen, daß das Produkt aus Beleuchtungsstärke und Belichtungszeit für ein bestimmtes Papier immer gleich sein muss. Hat man den richtigen Wert dieses Produktes durch Probekopien einmal ermittelt, so braucht man immer nur die Beleuchtungsstärke hinter dem Negativ zu bestimmen und kann dann die jeweils erforderliche Belichtungszeit leicht ausrechnen. Noch viele weitere, hier nur angedeutete Versuche sind denkbar: Bestimmung der Dämmerungszeit, Bestimmung von Netzspannungsschwankungen über die Helligkeit einer Glühlampe, Bestimmung von Lichtstärken bestimmter Lichtquellen usw.