DAS RADIOMETER
(LICHTMÜHLE)
Ein Radiometer (umgangssprachlich: Lichtmühle) ist ein Detektor zur Messung der Bestrahlungsstärke.
Die von William Crookes 1873 erfundene Lichtmühle, ein sich bei Beleuchtung drehendes Flügelrad, wird durch thermische Molekularbewegung angetrieben. Das Innere des Glaskolbens, in dem sich das Flügelrad dreht, ist weitgehend evakuiert bis auf einen geringen Restgasdruck. Die Gasmoleküle werden an der dunklen Oberfläche des Flügelrades erwärmt und übertragen einen Teil ihres Impulses auf das
Rad, das sich infolgedessen in Drehung versetzt.
(Bildquelle. imagenet.stanford.edu)
Dieser Effekt wird in der Fachliteratur als „Radiometereffekt“ bezeichnet.
Meist besteht eine Lichtmühle aus einem vierarmigen Flügelrad, das mittels eines Glashütchens auf einer Nadelspitze leicht drehbar gelagert ist. Jeder der aus Draht bestehenden Arme trägt an seinem Ende ein vertikal gestelltes Plättchen aus geglühtem Glimmer, bei dem eine Seite mit Ruß geschwärzt ist, und zwar so, dass die berußten Flächen alle nach derselben Drehrichtung gerichtet sind.
Der Aufbau ist in eine hohle Glaskugel eingeschlossen. Von oben her ragt eine Glasröhre in die Kugel hinein, die das Herunterfallen des Flügelrades verhindert.
Der Glaskolben wird auf etwa 5 Pascal (das sind 0,05 Millibar) evakuiert und dann zugeschmolzen. Lichtmühlen funktionieren weder im Hochvakuum noch bei Normaldruck.
Setzt man die Lichtmühle Licht- oder Wärmestrahlung aus, so dreht sich das Rädchen mit einer von der Stärke der Strahlung abhängigen Geschwindigkeit, wobei die nicht geschwärzten Flächen vorangehen.
Um eine Drehbewegung zu beobachten, müssen Reibungs- und Luftwiderstand sehr gering sein. Das wird durch den Unterdruck im Inneren der Glaskugel sowie durch die reibungsarme Lagerung des Rotors erreicht.
Eine Lichtmühle funktioniert nur, wenn die geschwärzte Seite Energie absorbieren kann, gut von der hellen Seite thermisch isoliert ist und sich somit aufheizt. Eine gute Lichtmühle dreht im Sonnenlicht schnell, bewegt sich aber auch in schwachem Tageslicht noch langsam, während eine Zimmerbeleuchtung zum Beispiel aus Leuchtstoffröhren üblicherweise nicht ausreicht. Da die Empfindlichkeit im infraroten Bereich groß ist, genügen jedoch Kerzen, Taschenlampen oder sogar die Hände, um die Flügel langsam drehen zu lassen.
(Quelle: Wikipedia)
Das Flügelrad einer Lichtmühle. Links die ungeschwärzte Seite eines Glimmerplättchens, rechts die geschwärzte.
(Bildquelle: Wikipedia)
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