DEUTSCH - TASCHENBÜCHER Band 95 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. A. Holzinger Von der Wachskerze zur Glühlampe Fächerübergreifende Einführung und historische Entwicklung der Lichttechnik Mit 77 Abbildungen, 8 Tabellen und aktuellen Internetadressen VERLAG HARRI DEUTSCH
Inhaltsverzeichnis 1 Physikalische Grundlagen.9 1.1 Historische Entwicklung der Lichttheorien 9 1.2 Interpretation der Wellen- und ' Teilchenbeschreibung des Lichtes 21 1.3 Licht als Welle 24 1.4 Wellenausbreitung 27 1.5 Die Maxwellschen Gleichungen 29 1.5.1 Die 1. Maxwellsche Gleichung (Durchflutungssatz) 30 1.5.2 Die 2. Maxwellsche Gleichung (Induktionsgesetz) 30 1.5.3 Die 3. Maxwellsche Gleichung (Existenz elektrischer Ladungen) 30 1.5.4 Die 4. Maxwellsche Gleichung (Nonexistenz magnetischer Mengen) 30 1.5.5 Materialgleichungen 31 1.6 Elektromagnetisches Spektrum 32 1.7 Einteilung der Spektralbereiche der optischen Strahlung 34 1.8 Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes 34 1.9 Natürliche Lichtquellen 34-1.9.1 Die Sonne als natürlicher Temperaturstrahler 35 1.9.2 Der Mond als natürliche Sekundärlichtquelle 37 1.10 Künstliche Lichtquellen : 37 1.10.1 Die Glühlampe als thermische Lichtquelle 37 1.10.2 Lumineszenz 38 1.10.3 Vorgang in einem strahlenden Atom 40 1.10.4 Vorgang in einem fluoreszierenden Atom 40 2 Physiologische Grundlagen 43 2.1 Der Mensch als Informationsverarbeitungssystem 43 2.1.1 Informationsgehalt 45 2.1.2. Informationsgehalt diskreter, gleich wahrscheinlicher Zeichen 45
2.1.3 Informationsgehalt bei unterschiedlicher Zeichenwahrscheinlichkeit 46 2.1.4 Kapazität unserer Sinnesorgane 47 2.2 Das menschliche Auge als optoelektronischer Sensor 50 2.2.1' Aufbau des menschlichen Auges 50 2.2.2 Sehleistungen (Hellempfindlichkeitskurve) 53 2.2.3 Bilderzeugung: Die Retina 54 2.2.4 Sehbahn : -. 59 3 Biologische Grundlagen 61 3.1 Biologische Wirkungen von Licht auf den Menschen 61 3.2 Frequenzabhängige Wirksamkeit optischer Strahlung 63 3.3 Allgemeine Wirkungen von UV-Licht 66 3.4 Einfluß des UV-Lichtes am Beispiel der Hautbräunung 68 3.5 Wirkungen von Licht auf Pflanzen 70 4 Psychologische Grundlagen 74 4.1 Grundlagen der Wahrnehmungspsychologie 74 4.1.1 Wahrnehmungsverlauf. 75 4.1.2 Blockschaltbild des Wahrnehmungsverlaufs ~...:r.'...7 76 4.1.3 Wahrnehmungstheorien 77 4:1.3.1 Sensuale Theorie 77 4.1.3.2 Molare Theorie... 78 4.1.3.3 Peritale Theorie 79 4.2 Licht und Arbeit. Psychologische Aspekte der Beleuchtung 80 4.2.1 Einfluß auf den Arbeitsvorgang 80 4.2.2 Emotionale Wirkungen 80 4.2.2.1 Blendung 82 4.2.2.2 Störender Glanz 82 4.2.2.3 Schatten und Zwielicht 83 4.2.2.4 Flimmern 83
5 Lichttechnische Grundlagen 84 5.1 Grundlegendes 84 5.2 Raumwinkel 85 5.3 Gegenüberstellung radiometrischer und photometrischer Größen 88 5.3.1 Radiometrische Größen (Strahlungsphysik) 88 5.3.1.1 Strahlungsleistung <J> e (auf Strahlungsfeld bezogen!) 88 5.3.1.2 Strahlungsstärke I e (auf Strahlungsquelle bezogen!) 88 5.3.1.3 Strahlungsdichte L e (auf Strahlungsquelle bezogen!) 89 5.3.1.4 Strahlungsenergie W e (auf Strahlungsfeld bezogen!) 89 5.3.1.5 Bestrahlungsstärke E e (auf den Strahlungsempfänger bezogen!) 89 5.3.1.6 Bestrahlung H e (auf den Strahlungsempfänger bezogen!) 89 5.3.2 Lichttechnische oder photometrische Größen 90 5.3.2.1 Lichtstrom O v 90 5.3.2.2 Lichtstärke I 90 5.3.2.3 Leuchtdichte L 90 5.3.2.4 Lichtmenge W 91 5.3.2.5 Beleuchtungsstärke E 91 5.3.2.6 Belichtung H 91 5.4 Aktueller Stand der Lichttechnik 96 5.4.1 Allgebrauchslampe ("Glühlampe") 96 5A2 Halogen-Glühlampe 99 5.4.3 Leuchtstofflampe 100 5.4.4 Energiesparlampe 104 5.5 Lichtausbeute gebräuchlicher Lichtquellen 107 5.6 Verwendung chemischer Elemente in Lampen... 108 5.7 Umweltaspekte 109 6 Historische Entwicklung der Lichttechnik 111 6.1 Entwicklung des Beleuchtungswesens 111
6.2 Von der Wachskerze zur Glühlampe 112 6.2.1 Chemie der Wachskerze 113 6.2.2 Funktion der Wachskerze 115 6.3 Entwicklung des elektrischen Beleuchtungswesens r. 117 6.3.1 Die Situation um 1800 117 6.3.2 Das Gaslicht ab 1826 118 6.3.3 Ein erster Ansatz - das Bogenlicht 118 6.3.4 Gasglühlicht - das Ende der Flamme 136 6.3.5 Weitere Experimente mit Strom - auf dem Weg zur Glühlampe 139 6.3.6 Der Durchbruch 141 6.3.7 Von der Erfindung zum marktreifen Serienprodukt 152 6.4 Der Weg zur Metallfadenlampe 153 6.4.1 Erste Normung und Lichtmessung 154 6.4.2 Die Nernst-Lampe 158 6.4.3 Die Osmium-Lampe ;... 164 6.4.4 Die Tantal-Lampe 166 6.4.5 Mit Wolfram das Rennen gewonnen 169 7 Zeittafel 173 8 Didaktische Erläuterungen 217 8.1 Physikalische Grundlagen.T.i... 217 8.2 Physiologische Grundlagen 220 8.3 Biologische und psychologische Grundlagen 221 8.4 Lichttechnische Grundlagen 222 8.5 Historische Entwicklung der Lichttechnik 222 8.6 Allgemeines für die Unterrichtspraxis 222 8.7 Beispiel für ein Laborprotokoll 226 9 Literaturverzeichnis 227 10 Glossarium. 242