|
Radiometer oder Lichtmühlen - physikalische Geschenke mit Funktion
Lieferbare Varianten und Größen
| Artikel-Nr.: |
Radiometer Werkstoffe |
Gewicht |
Größe (mm) |
Höhe (mm) |
Produktbild |
| 56-1001 |
Klarglas/Glimmer |
47 g |
Ø 60 |
ca.140 |
 |
| 56-1002 |
Klarglas/Glimmer |
90 g |
Ø 110 |
ca.210 |
|
| 56-1003 |
Klarglas/Glimmer |
90 g |
Ø 70 |
ca.270 |
 |
| 56-1004 |
Klarglas/Glimmer (Hänge-Radiometer) |
60 g |
Ø 110 |
ca.114 |
 |
| 56-1005 |
Klarglas/Glimmer |
90 g |
Ø 80 |
ca.230 |
 |
Radiometer bestechen nicht nur als ausgeklügelte Erfindung des Chemikers und Physikers Sir William Crookes, sondern auch durch ihr liebevolles und einzigartiges Design. Die dekorative Form interessiert den Betrachter und die Drehbewegung, wie von Geisterhand, wird ihn faszinieren. Das Radiometer, auch Lichtmühle oder Crookes'sches Radiometer genannt, ist eine Erfindung des Londoner Chemikers und Physikers Sir William Crookes. Er ist besonders durch seine Untersuchungen an Gasentladungen in Glasröhren ("Crookes'scher Dunkelraum") bekannt geworden. So beobachtete er den Radiometereffekt und entwickelte 1873 ein wissenschaftliches Instrument, das wir heute Lichtmühle oder Crookes'sches Radiometer nennen. Seitdem wird es fast unverändert gebaut und verblüfft immer wieder.
Die Lichtmühle und wie sie funktioniert.
Wenn Sonnenlicht oder Licht von Glühlampen auf das Flügelrad fallen, beginnt es, sich zu drehen. Es gibt den Eindruck, als ob das Rad wie bei einer Wasser- oder Windmühle durch den Druck des Lichtes in Gang kommt. Warme Hände oder warmes Wasser am Glaskolben können die Lichtmühle ebenfalls in Bewegung setzen. Kühlt man den Glaskolben ab (durch kaltes Wasser oder Kältespray), dreht sie sich sogar in die andere Richtung. Wirkt nur Licht von Leuchtstofflampen auf das Radiometer ein, dreht sich der Rotor sehr langsam oder gar nicht.
Erklärung:
Im Glaskolben befindet sich Luft. Einfallende Wärmestrahlung erwärmt die dunkle Seite der Flügel stärker als die helle. Dadurch wird die Luftschicht nahe der dunklen Seite ebenfalls stärker erwärmt, als die Schicht auf der Gegenseite. Der Gasdruck auf der warmen, dunklen Seite ist ein wenig höher als der Druck auf der kühlen, helleren Seite. Und schon beginnt das Flügelrad mit seiner Drehung. Je größer der Temperaturunterschied auf den beiden Flügelflächen ist, umso größer ist die bewegende Kraft. Um eine optimale Lichtmühle zu bauen, muss also die eine Seite Wärmestrahlung gut in Wärme umsetzen, die Gegenseite sollte dies möglichst schlecht können. Die Wärmeleitfähigkeit der Flügel sollte möglichst klein sein. Außerdem sollte das Rad leicht und reibungsarm gelagert sein, um eine hohe Beschleunigung und somit eine beeindruckende Geschwindigkeit zu erreichen. Die Flügel bestehen üblicherweise aus dünnen, leichten Glimmerplättchen, die die Wärme schlecht leiten. Die silbrige Seite reflektiert recht gut Wärmestrahlung, bleibt also kühl, während die schwarze, berußte Seite Wärme gut absorbiert und wärmer wird. Auf der rußigen Seite ist der Gasdruck höher als auf der silbrigen und deshalb wird sie weggedrückt. Diese Bewegung wird gebremst durch die Reibung des Flügelrades mit dem Gas. Erhöht man den Gasdruck im Glaskolben, wird die Reibung höher und überwiegt. Senkt man den Gasdruck im Glaskolben, sinkt auch die Gasreibung, die bei einem perfekten Vakuum verschwunden wäre. Die Lichtmühle dreht sich dann nicht noch schneller, sondern überhaupt nicht, da ohne Gas kein Druckunterschied aufgebaut werden kann. Es herrscht eine Wettstreit zwischen Rückstoß und Reibung. Es gibt einen optimalen Druck, bei dem Rückstoß und Reibung in einer perfekten Balance sind. Er liegt bei 5*10-2 bis 6*10-2 mbar (ca. 55 mTorr).
Falsche Erklärungen:
Oft hört man die Erklärung, dass das Flügelrad durch den Lichtdruck in Drehung versetzt wird. So einen Strahlungsdruck gibt es zwar, aber er ist viel zu gering, um das Flügelrad in Bewegung setzen zu können. Wäre er die Ursache, sollte sich die Lichtmühle anders herum bewegen, da der Lichtdruck auf der reflektierenden Seite höher ist als auf der absorbierenden.
Eine andere falsche Erklärung behauptet, dass durch die Wärme aus der dunklen Flügelseite gelöste Gase wie aus Sprudelwasser ausströmen und durch den entstehenden Rückstoß die bewegende Kraft erzeugen. Ebenfalls falsch ist die Annahme, dass per Photoeffekt austretende Elektronen den Rückstoß verursachen.
Weitere Bezeichnungen für das Radiometer:
Lichtmühle, Radioskop ,Lightmill, Light-Mill, Crookes'sches Radiometer, Crookes' Radiometer, Crooke's Radiometer oder Solar Engine.
|
