Photometria es un libro sobre la medición de la luz de Johann Heinrich Lambert publicado en 1760. [1] Estableció un sistema completo de cantidades y principios fotométricos ; utilizándolos para medir las propiedades ópticas de los materiales, cuantificar aspectos de la visión y calcular la iluminación.
El título del libro, escrito en latín, es una palabra que Lambert inventó a partir del griego φῶς , φωτος (transliterado phôs, photos) = luz, y μετρια (transliterado metria) = medida. La palabra de Lambert se ha abierto camino en los idiomas europeos como fotometría, fotometría y fotometría. Fotometría fue la primera obra que identificó con precisión los conceptos fotométricos más fundamentales, los reunió en un sistema coherente de magnitudes fotométricas, definió estas magnitudes con una precisión suficiente para enunciados matemáticos y construyó a partir de ellas un sistema de principios fotométricos. Estos conceptos, magnitudes y principios todavía se utilizan en la actualidad.
Lambert comenzó con dos axiomas simples: la luz viaja en línea recta en un medio uniforme y los rayos que se cruzan no interactúan. Al igual que Kepler antes que él, reconoció que las "leyes" de la fotometría son simplemente consecuencias y se derivan directamente de estos dos supuestos. [2] De esta manera, Photometria demostró (en lugar de suponer) que
Además, Lambert postuló una superficie que emite luz (ya sea como fuente o por reflexión) de tal manera que la densidad de la luz emitida (intensidad luminosa) varía con el coseno del ángulo medido desde la perpendicular a la superficie. En el caso de una superficie reflectante, se supone que esta forma de emisión es la correcta, independientemente de la dirección de incidencia de la luz. A estas superficies ahora se las denomina "perfectamente difusas" o "lambertianas". Véase: Reflectancia lambertiana , Emisor lambertiano
Lambert demostró estos principios de la única manera disponible en ese momento: ideando sistemas ópticos a menudo ingeniosos que podían hacer que dos campos luminosos inmediatamente adyacentes parecieran igualmente brillantes (algo que solo podía determinarse mediante la observación visual) cuando dos magnitudes físicas que producían los dos campos eran diferentes en una cantidad específica (cosas que podían medirse directamente, como el ángulo o la distancia). De esta manera, Lambert cuantificó propiedades puramente visuales (como la potencia luminosa, la iluminación, la transparencia, la reflectividad) relacionándolas con parámetros físicos (como la distancia, el ángulo, la potencia radiante y el color). Hoy en día, esto se conoce como "fotometría visual". Lambert fue uno de los primeros en acompañar las mediciones experimentales con estimaciones de incertidumbres basadas en una teoría de errores y lo que determinó experimentalmente como los límites de la evaluación visual. [3]
Aunque los trabajadores anteriores [4] [5] habían pronunciado las leyes fotométricas 1 y 3, Lambert estableció la segunda y agregó el concepto de superficies perfectamente difusas. Pero lo más importante, como señaló Anding en su traducción alemana de Photometria , "Lambert tenía ideas incomparablemente más claras sobre la fotometría" [6] y con ellas estableció un sistema completo de magnitudes fotométricas. Basándose en las tres leyes de la fotometría y en el supuesto de superficies perfectamente difusas, Photometria desarrolló y demostró lo siguiente:
El libro de Lambert es fundamentalmente experimental. Los cuarenta experimentos descritos en Photometria fueron realizados por Lambert entre 1755 y 1760, después de que decidiera escribir un tratado sobre la medición de la luz. Su interés por la adquisición de datos experimentales abarcó varios campos: óptica, termometría, pirometría, hidrometría y magnetismo. Este interés por los datos experimentales y su análisis, tan evidente en Photometria , también está presente en otros artículos y libros que produjo Lambert. [9] Para su trabajo en óptica, le bastaba con un equipo extremadamente limitado: unos pocos paneles de vidrio, lentes convexas y cóncavas, espejos, prismas, papel y cartón, pigmentos, velas y los medios para medir distancias y ángulos.
El libro de Lambert también es matemático. Aunque sabía que la naturaleza física de la luz era desconocida (pasarían 150 años antes de que se estableciera la dualidad onda-partícula), estaba seguro de que la interacción de la luz con los materiales y su efecto sobre la visión podían cuantificarse. Para Lambert, las matemáticas no sólo eran indispensables para esta cuantificación, sino también el signo indiscutible de rigor. Utilizó el álgebra lineal y el cálculo de forma extensiva con una seguridad práctica que era poco común en las obras ópticas de la época. [10] Sobre esta base, Photometria es ciertamente poco característica de las obras de mediados del siglo XVIII.
Lambert comenzó a realizar experimentos fotométricos en 1755 y en agosto de 1757 tenía suficiente material para comenzar a escribir. [11] De las referencias en Photometria y el catálogo de su biblioteca subastado después de su muerte, está claro que Lambert consultó las obras ópticas de Isaac Newton , Pierre Bouguer , Leonhard Euler , Christiaan Huygens , Robert Smith y Abraham Gotthelf Kästner . [12] Terminó Photometria en Augsburgo en febrero de 1760 y el impresor tuvo el libro disponible en junio de 1760.
Maria Jakobina Klett (1709-1795) fue propietaria de Eberhard Klett Verlag, una de las editoriales protestantes más importantes de Augsburgo. Publicó muchos libros técnicos, entre ellos Photometria de Lambert y otras diez obras suyas. Klett recurrió a Christoph Peter Detleffsen (1731-1774) para imprimir Photometria . Su primera y única tirada fue pequeña y, en diez años, era difícil conseguir ejemplares. En el estudio de óptica de Joseph Priestley de 1772, “Lambert's Photometrie” aparece en la lista de libros que aún no se habían conseguido. Priestley hace una referencia específica a Photometria ; que era un libro importante pero que no se podía conseguir. [13]
Una traducción alemana abreviada de Photometria apareció en 1892, [6] una traducción al francés en 1997, [14] y una traducción al inglés en 2000. [15]
Photometria presentó avances significativos y fue, quizás, por esa misma razón que su aparición fue recibida con indiferencia general. La cuestión óptica central a mediados del siglo XVIII era: ¿cuál es la naturaleza de la luz? El trabajo de Lambert no estaba relacionado con esta cuestión en absoluto y, por lo tanto, Photometria no recibió una evaluación sistemática inmediata y no se incorporó a la corriente principal de la ciencia óptica. La primera evaluación de Photometria apareció en 1776 en la traducción alemana de Georg Simon Klügel del estudio de óptica de Priestley de 1772. [16] Una reelaboración y anotación elaboradas aparecieron en 1777. [17]
Photometria no fue evaluada ni utilizada seriamente hasta casi un siglo después de su publicación, cuando la ciencia de la astronomía y el comercio de la iluminación a gas necesitaban fotometría. [18] Cincuenta años después, Illuminating Engineering tomó los resultados de Lambert como base para los cálculos de iluminación que acompañaron la gran expansión de la iluminación a principios del siglo XX. [19] Cincuenta años después, los gráficos por computadora tomaron los resultados de Lambert como base para los cálculos de radiosidad necesarios para producir representaciones arquitectónicas. Photometria tuvo una influencia significativa, aunque muy demorada, en la tecnología y el comercio una vez que la Revolución Industrial estaba en marcha, y es la razón por la que fue uno de los libros enumerados en Printing and the Mind of Man .
