تعرفوا على#الفوتومتريا هو كتاب عن قياس الضوء ..لمؤلفه: يوهان هاينريش لامبرت.. نُشر عام 1760م.

صفحة عنوان لامبرت فوتومتريا

فوتومتريا – Photometria
من ويكيبيديا
فوتومتريا هو كتاب عن قياس الضوء به يوهان هاينريش لامبرت نُشر عام 1760.[1] أنشأت نظامًا كاملاً للكميات والمبادئ الضوئية ؛ استخدامها لقياس الخصائص البصرية للمواد ، وتحديد جوانب الرؤية ، وحساب الإضاءة.
المحتوى من فوتومتريا:

عنوان الكتاب ، المكتوب باللاتينية ، هو كلمة لامبرت مشتقة من اليونانية: φωτος ، ph (ترجمة phôs ، صور) = ضوء و μετρια (مترية مترجمة) = قياس. وجدت كلمة لامبرت طريقها إلى اللغات الأوروبية مثل قياس الضوء ، قياس الضوء ، قياس الصورة. فوتومتريا كان أول عمل لتحديد المفاهيم الضوئية الأساسية بدقة ، لتجميعها في نظام متماسك للكميات الضوئية ، لتحديد هذه الكميات بدقة كافية للبيان الرياضي ، وبناء نظام من المبادئ الضوئية منها. هذه المفاهيم والكميات والمبادئ لا تزال قيد الاستخدام اليوم.

بدأ لامبرت ببديهيتين بسيطتين: الضوء يسافر في خط مستقيم في وسط منتظم والأشعة التي تتقاطع لا تتفاعل. مثل كبلر من قبله ، أدرك أن “قوانين” قياس الضوء هي ببساطة نتائج وتتبع مباشرة من هذين الافتراضين.^[2] في هذا الطريق فوتومتريا أظهر (بدلاً من افتراض) ذلك

1. يختلف الإنارة عكسيًا حسب مربع المسافة من نقطة مصدر الضوء ،
2. يختلف الإضاءة على سطح ما حسب جيب التمام لزاوية السقوط المقاسة من السطح العمودي ، و
3. يتحلل الضوء بشكل كبير في وسط ماص.

بالإضافة إلى ذلك ، افترض لامبرت أن السطح الذي ينبعث منه الضوء (إما كمصدر أو عن طريق الانعكاس) بطريقة تجعل كثافة الضوء المنبعث (شدة الإنارة) تختلف مع جيب التمام للزاوية المقاسة من السطح العمودي. في حالة السطح العاكس ، يُفترض أن يكون هذا الشكل من الانبعاث هو الحال ، بغض النظر عن اتجاه سقوط الضوء. يشار إلى هذه الأسطح الآن باسم “منتشر تمامًا” أو “لامبرتيان”. نرى: انعكاس لامبيرتيان, باعث لامبيرتيان

أظهر لامبرت هذه المبادئ بالطريقة الوحيدة المتاحة في ذلك الوقت: من خلال ابتكار ترتيبات بصرية بارعة في كثير من الأحيان يمكن أن تظهر حقلين مضيئين متجاورين على الفور مشرق بنفس القدر (شيء لا يمكن تحديده إلا من خلال الملاحظة المرئية) ، عندما كانت هناك كميتان فيزيائية أنتجت الحقلين غير متكافئ بمقدار معين (أشياء يمكن قياسها مباشرة ، مثل الزاوية أو المسافة). بهذه الطريقة ، حدد لامبرت الخصائص البصرية البحتة (مثل قوة الإضاءة والإضاءة والشفافية والانعكاس) من خلال ربطها بالمعلمات الفيزيائية (مثل المسافة والزاوية والقوة الإشعاعية واللون). اليوم ، يُعرف هذا باسم “قياس الضوء البصري”. كان لامبرت من بين أول من رافق القياسات التجريبية مع تقديرات الشكوك بناءً على نظرية الأخطاء وما حدده تجريبياً على أنه حدود التقييم البصري.^[3]

على الرغم من العمال السابقين^[4][5] أصدر لامبرت قوانين قياس الضوء 1 و 3 ، وأسس القانون الثاني وأضاف مفهوم الأسطح المنتشرة تمامًا. ولكن الأهم من ذلك ، كما أشار أندينج في ترجمته الألمانية لـ فوتومتريا، “كان لدى لامبرت أفكار أوضح بشكل لا يضاهى حول القياس الضوئي”^[6] وأنشأ معهم نظام كامل للكميات الضوئية. استنادًا إلى القوانين الثلاثة للقياس الضوئي وافتراض الأسطح المنتشرة تمامًا ، فوتومتريا طوروا وأظهروا ما يلي:1. اختلافات ملحوظة فقطفي القسم الأول من فوتومتريا، أسس لامبرت وأظهر قوانين قياس الضوء. لقد فعل ذلك باستخدام القياس الضوئي البصري ولإثبات أوجه عدم اليقين التي ينطوي عليها الأمر ، ووصف حدوده التقريبية من خلال تحديد مدى صغر اختلاف السطوع الذي يمكن للنظام البصري تحديده.

مثال على القياس الضوئي البصري من فوتومتريا. تنتج الشاشة العمودية مجال EFDC مضاءًا بالشمعة المفردة والحقل المجاور GFDB مضاء بشمعتين. يتم تغيير مسافات الشمعة حتى يصبح السطوع على جانبي FD متماثلًا. يمكن بعد ذلك تحديد قوة الإنارة النسبية من مسافات الشمعة.2. انعكاس ونفاذية الزجاج والمواد الشائعة الأخرىباستخدام القياس الضوئي البصري ، قدم لامبرت نتائج العديد من التحديدات التجريبية للانعكاس المرآوي والمنتشر ، فضلاً عن نفاذية ألواح الزجاج والعدسات. من بين التجارب الأكثر إبداعًا التي أجراها كانت لتحديد انعكاس الداخلية سطح لوح من الزجاج.3. النقل الإشعاعي المضيء بين الأسطحبافتراض الأسطح المنتشرة والقوانين الثلاثة للقياس الضوئي ، استخدم لامبرت حساب التفاضل والتكامل للعثور على نقل الضوء بين الأسطح ذات الأحجام والأشكال والتوجهات المختلفة. لقد ابتكر مفهوم النقل لكل وحدة من التدفق بين الأسطح وفي فوتومتريا أظهر الشكل المغلق للعديد من التكاملات المزدوجة والثلاثية والرباعية التي أعطت معادلات للعديد من الترتيبات الهندسية المختلفة للأسطح. اليوم ، هذه الكميات الأساسية تسمى عرض العواملأو عوامل الشكل أو عوامل التكوين ويتم استخدامها في نقل الحرارة الإشعاعي و في رسومات الحاسوب.4. سطوع وحجم التلميذقام لامبرت بقياس قطر بؤبؤ عينه من خلال رؤيته في المرآة. قام بقياس التغير في القطر عندما رأى جزءًا أكبر أو أصغر من لهب الشمعة. هذه أول محاولة معروفة للقياس الكمي منعكس حدقة العين.5. الانكسار والامتصاص في الغلاف الجويباستخدام قوانين القياس الضوئي وقدر كبير من الهندسة ، قام لامبرت بحساب أوقات وأعماق الشفق.6. قياس الضوء الفلكيبافتراض أن الكواكب لها أسطح عاكسة منتشرة ، حاول لامبرت تحديد مقدار انعكاسها ، بالنظر إلى سطوعها النسبي والمسافة المعروفة عن الشمس. بعد قرن من الزمان ، درس زولنر فوتومتريا والتقطت من حيث توقف لامبرت ، وبدأت مجال الفيزياء الفلكية.^[7]7. مظاهرة لخلط الألوان المضافة وقياس الألوانكان لامبرت أول من سجل نتائج خلط الألوان المضافة.^[8] من خلال النقل والانعكاس المتزامن من لوح زجاجي ، قام بتركيب صور بقعتين مختلفتين من الورق ولاحظ اللون الإضافي الناتج.8. حسابات ضوء النهاربافتراض أن السماء كانت عبارة عن قبة مضيئة ، قام لامبرت بحساب الإضاءة بواسطة كوة من خلال نافذة ، والضوء محصور وعكسه الجدران والفواصل.

طبيعة فوتومتريا

كتاب لامبرت تجريبي في الأساس. أربعون تجربة موصوفة في فوتومتريا أجراها لامبرت بين عامي 1755 و 1760 ، بعد أن قرر كتابة أطروحة عن قياس الضوء. امتد اهتمامه بالحصول على البيانات التجريبية إلى عدة مجالات: البصريات ، والقياس الحراري ، وقياس الحرارة ، والقياس الهيدرولوجي ، والمغناطيسية. هذا الاهتمام بالبيانات التجريبية وتحليلها واضح جدا في فوتومتريا، موجود أيضًا في مقالات وكتب أخرى أنتجها لامبرت.^[9] بالنسبة لعمله البصري ، كانت المعدات محدودة للغاية: عدد قليل من الألواح الزجاجية ، والعدسات المحدبة والمقعرة ، والمرايا ، والمنشورات ، والورق والكرتون ، والأصباغ ، والشموع ، ووسائل قياس المسافات والزوايا.

كتاب لامبرت رياضي أيضًا. على الرغم من أنه كان يعلم أن الطبيعة الفيزيائية للضوء غير معروفة (سيكون مرور 150 عامًا قبل تأسيس ازدواجية الموجة والجسيم) إلا أنه كان متأكدًا من إمكانية قياس تفاعل الضوء مع المواد وتأثيره على الرؤية. لم تكن الرياضيات بالنسبة إلى لامبرت لا غنى عنها فقط لهذا القياس الكمي ولكن أيضًا علامة الصرامة التي لا جدال فيها. لقد استخدم الجبر الخطي وحساب التفاضل والتكامل على نطاق واسع مع الثقة الواقعية التي لم تكن شائعة في الأعمال البصرية في ذلك الوقت.^[10] على هذا الأساس ، يعد Photometria بالتأكيد غير معهود في أعمال منتصف القرن الثامن عشر.

كتابة ونشر فوتومتريا

بدأ لامبرت في إجراء تجارب قياس الضوء في عام 1755 وبحلول أغسطس 1757 كان لديه ما يكفي من المواد لبدء الكتابة.^[11] من المراجع في فوتومتريا ومن الواضح أن لامبرت قد استشار الأعمال البصرية لنيوتن ، وبوغوير ، وأويلر ، وهيجنز ، وسميث ، وكاستنر ، وكتالوج مكتبته الذي تم بيعه بالمزاد العلني بعد وفاته.^[12] انتهى فوتومتريا في أوغسبورغ في فبراير 1760 وكان الكتاب متاحًا للطابعة بحلول يونيو 1760.

كانت ماريا جاكوبينا كليت (1709-1795) مالكة إيبرهارد كليت فيرلاغ ، أحد أهم “دور النشر البروتستانتية” في أوغسبورغ. نشرت العديد من الكتب الفنية ، بما في ذلك كتاب لامبرت فوتومترياو 10 من أعماله الأخرى. استخدم كليت للطباعة كريستوف بيتر ديتلفسن (1731-1774) فوتومتريا. كانت طباعتها الأولى والوحيدة صغيرة بشكل واضح ، وفي غضون 10 سنوات كان من الصعب الحصول على نسخ. في مسح جوزيف بريستلي للبصريات عام 1772 ، يظهر “Lambert’s Photometrie” في قائمة الكتب التي لم يتم شراؤها بعد. يشير بريستلي بشكل محدد إلى فوتومتريا؛ أنه كان كتابًا مهمًا ولكنه غير قابل للعلاج.^[13]

ترجمة ألمانية مختصرة لـ فوتومتريا ظهرت في عام 1892 ،^[6] ترجمة فرنسية عام 1997^[14] وترجمة إنجليزية عام 2000.^[15]

تأثير لاحق

فوتومتريا قدم تقدمًا كبيرًا وربما كان لهذا السبب بالذات استقبل مظهره بلامبالاة عامة. كان السؤال البصري المركزي في منتصف القرن الثامن عشر هو: ما هي طبيعة الضوء؟ لم يكن عمل لامبرت مرتبطًا بهذه القضية على الإطلاق وهكذا فوتومتريا لم يتلق أي تقييم منهجي فوري ، ولم يتم دمجه في التيار الرئيسي للعلوم البصرية. أول تقييم ل فوتومتريا ظهر عام 1776 في الترجمة الألمانية لجورج كلوجل لمسح بريستلي للبصريات لعام 1772.^[16] ظهرت إعادة صياغة معقدة وشروح في عام 1777.^[17] فوتومتريا لم يتم تقييمها واستخدامها بجدية إلا بعد قرن تقريبًا من نشرها ، عندما احتاج علم الفلك وتجارة إضاءة الغاز إلى القياس الضوئي.^[18] بعد خمسين عامًا من ذلك ، اتخذت Illuminating Engineering نتائج لامبرت كأساس لحسابات الإضاءة التي رافقت الامتداد الكبير للإضاءة في أوائل القرن العشرين.^[19] بعد خمسين عامًا ، رسومات الحاسوب أخذ نتائج لامبرت كأساس لـ حسابات الإشعاع المطلوبة لإنتاج التصاميم المعمارية. فوتومتريا كان له تأثير كبير ، على الرغم من تأخره لفترة طويلة على التكنولوجيا والتجارة بمجرد أن كانت الثورة الصناعية جارية ، وهذا هو السبب في أنها كانت واحدة من الكتب المدرجة في الطباعة وعقل الإنسان.