بدأ قياس الضوء واللون في الغرف المظلمة. لكنها بدأت أيضًا على قمم الجبال والرحلات البحرية. وفي المركز ، كان هناك مراقبون فرديون ، وتقنيات مميزة ومعتقدات شخصية. لا يمكن تتبع قياس شدة الضوء للخلف إلى سلالة مميزة ، أو توجيهه إلى نظام أو غرض متماسك. كان له العديد من الأصول المستقلة والمتكررة. كان التطور المبكر أقرب إلى الاختلافات الموسمية لحقل العشب الذي تم تنظيفه أكثر من نمو شجرة المتفرعة. هذه الأنشطة المتباينة (وأكثر من ذلك) جاءت مع ذلك لوصف بمصطلح واحد. خلال هذه الفترة ، التي تتميز بنقص التماسك الاجتماعي والتفاعل بين المحققين ، مجموعة من الممارسات التي تم تطويرها والتي جاءت لتقدير سطوع الضوء ككمية. كانت دوافعهم وطرقهم خاصة ، ونادراً ما تنطوي على تفاعلات اجتماعية مرتبطة بالتطبيقات المنظمة لقياس الضوء أو تبادل نتائج البحوث من قبل أفراد متشابهين في التفكير. في الواقع ، كان من المحتمل أن يقوم محقق خلال هذه الفترة يدرك عمل شخص آخر بتخفيضه إلى حد الاعتماد عليه. تفتقر هذه الفترة إلى الكثير من التماسك في النظرية أو الممارسة وتكشف القليل عن التطور الفكري التراكمي. هذه حفنة من التحقيقات المعزولة لقياس الضوء ، في حين تخلو من قوة دافعة موحدة ، ومع ذلك يدل على ثلاثة مجالات عامة من الاهتمام: دراسة السطوع ، والحرارة المشعة ووصف الألوان.
بالنظر إلى هذا الرفض لخط تطوري واضح ، يمكننا فقط أن نرسم ظهور "موضوع" من خلال مناقشة مجموعة متنوعة غير متسقة من الأفكار الموجودة. يمكن توضيح نطاق المواقف المبكرة وطرق واستخدامات قياس الضوء مع عدد من الأمثلة المترابطة بشكل فضفاض. عادةً ما كانت المنشورات القليلة التي تعود إلى القرن السابع عشر والثامن عشر والتي تشير إلى شدة الضوء تتخذ شكل مقترحات غير مجربة لقياسها أو تأكيدات لا أساس لها فيما يتعلق باعتمادها على المسافة من مصدر الضوء 1. وهكذا اقترح رجل الدين الكابتن آر بي فرانسوا ماري ، في كتاب عن قياس شدة الضوء المنشور في عام 1700 ، بناء مقياس للكثافة بتمرير الضوء عبر قطع زجاجية متتالية أو عاكسة
الضوء مرارًا وتكرارًا من المرايا ، لتقليل الإضاءة بخطوات متساوية تتناسب مع تقدم الحساب. لقد كان حريصًا على "إقناع ضميره ورؤسائه بأنه ليس من المجدي محاولة قياس النور ، هبة الله". بينما حاول آخرون ، عادةً ما يفترضون حدوث تقدم هندسي بدلاً من التقلص في الشدة ، دراسة مصادر الضوء المتوفرة بشكل طبيعي. ذكر كريستيان هيغنز أنه قارن بين ضوء الشمس ونور سيريوس ، وهو ينظر إلى الشمس من خلال أنبوب طويل مع وجود ثقب في الأعلى ، ويجعل الأضواء ساطعتين متساويتين 3. وقد انتقد بيير بوجير هذه الملاحظات بالقرب من المعاصرة ، لأنها لم تكن مصنوعة في نفس الوقت مع الظروف الخارجية وحالة العين نفسها. كتبأولاً بشكل انتقادي حول أسئلة الإضاءة في مقالة نُشرت في 17294. في المقدمة ، يصف أنه تناول الموضوع بعد قراءة مذكرات كتبها 5. حاول ميران إظهار (بدون نجاح) كيف ، مع معرفة مقدار الضوء من الشمس التي تصل إلى الأرض من ارتفاعين ، يمكن حساب الكمية من ارتفاعات أخرى. في مذكرة في عام 1726 ، حاول Bouguer في البداية حل هذه المشكلة المحددة ، ونشر نتائجه الناجحة باستخدام القمر كموضوع وشمعة كمقارنة. من هذا ، طور وسائل تخفيف الضوء بنسب قابلة للقياس. يناقش مقالته Essai مدى تباين سطوع الضوء مع المسافة من مصدر الضوء ، وناقش وسائل تحديده. لقد افترض قانونًا مقلوبًا للإضاءة ، والذي يبدو أنه كان موضع تقدير من قبل بعض الكتاب على الأقل قبل قرن على الأقل ، على الرغم من أنه تم إعلانه في أشكال مختلفة 6. استنتج Bouguer أن العين كانت غير موثوقة في قياس السطوع المطلق ، ويجب بدلاً من ذلك استخدامها فقط لمطابقة مصدرين الضوء 7. ولإجراء مثل هذه المقارنة ، ابتكر 'lucim`etre' يتكون من أنبوبين ليتم توجيههما إلى مصدرين الضوء ، ويتقارب على شاشة ورقية تشاهدها العين. لاستخدام الجهاز ، وجه المراقب الأنبوبين نحو المصدرين. يمكن تخفيف الضوء عبر أنبوب واحد جزئيًا عن طريق إخفاء فتحة العدسة بقطاع قابل للتعديل لجعل بقعتي الضوء تبدو متساوية. من الانخفاض في مساحة الفتحة ، يمكن الحكم على نسبة الشدتين. في نسخة بديلة ، يمكن تمديد أنبوب واحد ، بحيث يتم تقليل الضوء الذي يصل إلى الشاشة وفقًا لقانون التربيع العكسي (الشكل 2.1). تم فصل أول غزو لـ "تدرج النور" ، المنشور في سن 31 عامًا ، عن عمله الثاني في هذا الموضوع لمدة 28 عامًا. قضى Bouguer 11 عامًا في رحلة إلى بيرو لقياس قوس من الزوال في Acad´emie Royale des علوم باريس ؛ تم تعيينه لاحقًا أستاذًا ملكيًا للهيدروغرافيا في لاهاي 8. إلى جانب كتابة نتائج الحملة ، نشر Bouguer بعد ذلك رسائل حول الملاحة والسفن. كان لتجاربه العملية أهمية كبيرة في صياغة الأسئلة الضوئية. خلال رحلاته ، تسلق العديد من الجبال لقياس اعتماد الضغط الجوي على الارتفاع ، مشيرًا في الوقت نفسه إلى المدى المرئي ، وأصبح مهتمًا بتطوير أفكاره المبكرة حول شفافية الغلاف الجوي: لم أتوقع ذلك في يوم من الأيام يجب أن تسلق أعلى الجبال.
الشكل 2.1. أضواء المقارنة والدرجات: جهاز Pierre Bouguer لقياس الإضاءة. اليسار: lucim`etre. الوسط: نسخة تلسكوبية تتكون من أنبوبين متساويين الطول بطول مترين ، أحدهما به فتحة قطاع قابلة للضبط (يمين). يتم النظر إلى نهايات الأنابيب B ، المغطاة بورق أبيض نقي ، من خلال أنبوب لتقليل الإضاءة الشاردة. من Bouguer P 1760 أطروحة بصرية حول تدرج الضوء (ترجمة. بواسطة W E K ميدلتون). من الأرض ، وإجراء عدد كبير جدا من الملاحظات التي من شأنها أن تجعل من الممكن بالنسبة لي أن أحدد بشكل أفضل منحنى لوغاريتمي الذي يعبر مراسيمه عن كثافات الغلاف الجوي المختلفة. 9 وبالمثل ، على متن السفينة ، قام بملاحظات حول رؤية قاع البحر وربطه بالتغيرات في شفافية مياه البحر ، وتشتت الضوء عبر المياه ، وانعكاسات السطح. في السنوات الخمس الأخيرة من حياته ، عاد Bouguer إلى موضوع القياس الضوئي. نُشر الكتاب الناتج بالتفصيل عن أبحاثه بعد وقت قصير من وفاته 10. هذا العمل الثاني ، والأكثر شمولاً ، لم يكن مجرد تنقيح لـ Bouguer’s Essai. تناول الجزء الأول من الأجزاء الثلاثة "وسيلة لإيجاد النسبة بين شدة اثنين من الأضواء المختلفة". استخدم تقنياته التجريبية لتقييم ، على سبيل المثال ، مدى تباين السطوع في السماء ، ومدى "أجزاء الشمس بالقرب من مركزها أكثر إضاءة من تلك الموجودة بالقرب من حواف هذا الجسم". الجزء الثاني كان جديدًا تمامًا وتناول الانعكاس من الأسطح الخشنة والمصقولة. درس ، أيضًا ، تشتت الضوء عن طريق الجو ، حيث طور نظرية المدى المرئي لتفسير ملاحظاته في أمريكا الجنوبية. قام بقياس وتزويد بياناته حول معظم الكميات التي تعامل معها نظريًا. قام بوليمات القرن الثامن عشر يوهان لامبرت (1728-1777) بإجراء دراسة خاصة به عن الإضاءة في عام 1760 عن عمر يناهز 32 عامًا. في مقال حول هذا الموضوع ، صاغ لامبرت مصطلح القياس الضوئي وناقش الحاجة إلى قياس الضوء للجهاز ، ملاحظة أن العين ليست أداة تشبه مقياس الحرارة 11. كان لامبرت على دراية بعملين سابقين على الأقل: Bouguer’s 1729 Essai ، والترجمة الألمانية لنص على البصريات من قبل الإنجليزي روبرت سميث
وفقًا لما قاله لامبرت ، فقد سمع ، لكن لم يقرأ ، بوقر ترايت ، لكنه يشير إلى مقال في كتابه حوالي عشر مرات. ومع ذلك ، استخدم المحققان مقاربتين مختلفتين للغاية. حيث كان Bouguer قد فضل الحجج الهندسية والتجارب الواسعة لتأكيد أفكاره حول الطبيعة ، بدأ عمل لامبرت من أساس في الرياضيات التحليلية. يلاحظ W E K Middleton ، مترجم Bouguer’s Traite´ ، أنه بالنسبة إلى لامبرت ، كان من المناسب تمامًا إخضاع جميع الظواهر لتحليل رياضي في آن واحد. كان غريزته هو تطوير النظرية إلى أقصى حد ممكن ، في كثير من الأحيان على أساس القليل من التجربة. غطت أطروحة لامبرت مجموعة رائعة من الموضوعات ، تتراوح بين شدة الضوء المباشر المنعكس والممتص ؛ قياس الضوء الجوي ؛ إضاءة الكواكب. والتحقيق في اللون والظلال. أثار قياس الضوء اهتمامًا عرضيًا في النصف الثاني من القرن الثامن عشر حيث تم تحسين مصادر الإضاءة الاصطناعية ، وذلك جزئيًا لتلبية الطلب على إنارة الشوارع وإنتاج الصناعات الجديدة. غالبًا ما استمر التصنيع في غير ساعات النهار. في فرنسا على وجه الخصوص ، أصبحت دراسة الضوء والإضاءة نشاطًا علميًا يستحق التقدير. حصل Antoine-Laurent Lavoisier على الميدالية الذهبية من قبل أكاديمية Royale des Sciences لمقال عن أفضل طريقة لإضاءة شوارع المدينة 14. يعود تاريخ هذه الفترة إلى فترة أفضل من حرق الشعلات ومداخن المصباح ، ومن الأمثلة على ذلك الموقد الوسطي من Argand (1786) ، الذي حل محل الفتيل الصلب ، ومداخن المصباح الأسطواني (Quinquet 1765) ، وكلاهما تم اعتبارهما من الإنجازات الرئيسية 15. ومع ذلك ، هناك القليل من الأدلة على أن كتابات Bouguer و Lambert تم تطبيقها خلال هذا الوقت. في الواقع ، في موضوع بدا أن كل محقق متحمس لإعادة اختراعه ، كانت مساهمات Bouguer مخففة ليس فقط في القرن الثامن عشر ، ولكن أيضًا في القرنين التاسع عشر والعشرين. كتب أحد المعلقين قائلاً: "هناك القليل من الأدلة على أي علاج رياضي للمشاكل ، أو تعريفات مُرضية للمفاهيم في عمل Bouguer" ، لكن "لامبرت طور نظامًا للمفاهيم". . . مبدأه لا يزال قيد الاستخدام دون تغيير اليوم '16. غير أن مقاربة Bouguer كانت مشتركة مع آراء أواخر القرن التاسع عشر ، على سبيل المثال في مناقشة حدود العين باعتبارها كاشفًا للشدة "المطلقة" ، وفي قصر تجاربه ومناقشاته على تلك المتعلقة بنسبة الشدة. كان الباحث الأمريكي بنيامين طومسون أو الكونت رامفورد (1753-1814) 17 باحثًا ثالثًا مكثفًا في شدة الضوء خلال القرن الثامن عشر - ولكن باستخدام أساليب متميزة ولأسباب مختلفة. في عام 1794 ، ابتكر طومسون مقياس ضوئي بصري لقياس شدة الضوء ، حيث قام بقياس انتقال الزجاج ، وانعكاس المرايا والكفاءة النسبية للشموع ، والمصابيح ، وحرق الزيت. يشتهر عمل طومسون بمدى اتساعه والاهتمام بالتفاصيل التجريبية والطبيعة الكمية المنتشرة. حيث كان Bouguer يهدف إلى الحصول على إجابات علمية للظواهر الطبيعية وسعى لامبرت إلى تبرير الرياضيات ، كان عمل طومسون يرتكز على التجربة الدقيقة. يتألف مضواءه من ورقة بيضاء وأسطوانة من الخشب مثبتة رأسياً على بعد بضع بوصات (الشكل 2.2). تم وضع مصدرين الضوء المطلوب مقارنتهما على حاملين متحركين على بعد حوالي 6 إلى 8 أقدام من الورق ومن بعضهما البعض. قارن المراقب بين ظلال الاسطوانة.
