Gasentladungen

Bei einer sog. Gasentladung werden Gase bei einem bestimmten Unterdruck einer Hochspannung ausgesetzt. Dann kommt es in der Regel zu beeindruckenden Leuchterscheinungen, da die geladenen Teilchen (Elektronen, Ionen) im elektrischen Feld beschleunigt werden und dann durch Stöße die Gasatome anregen, wodurch diese dann in weiterer Folge Licht emittieren und leuchten.

Es gibt kommerzielle Gasentladungsröhren, welche vorwiegend zur Spektroskopie benötigt werden. In meinem Fundus befindet sich zwei Wasserstoffröhren und eine Neonröhre. Obwohl, wenn ich den Helium-Neon-Laser mitzähle, sind es auch zwei Neonröhren 😉

Zunächst einmal die Wasserstoffröhre, welche ich mir speziell für die Balmer-Spektrallinienserie (Sprung von n > 2 nach n = 2 mit der Hauptquantenzahl n) gekauft habe.

Während meine Digitalkamera die schöne Farbe nicht wirklich gut einfängt, kommt das wunderbare Violett auf dem mit dem Smartphone aufgenommenen Bild sehr schön zur Geltung:

Durch ein Beugungsgitter betrachtet sieht man wie schon angedeutet sehr gut die Balmerlinien des Wasserstoffs:

Wenn man Gasentladungen so wie ich liebt, darf natürlich auch eine Neonröhre nicht fehlen. Eine solche konnte ich günstig auf ebay aus Rußland erstehen:

Betrieben werden können diese Gasentladungsröhren mit einem CCFL-Inverter + Strombegrenzungswiderstand (ca. 100 kΩ und 5W):

Gasentladungsröhren kann man aber auch selbst basteln, wobei jene mit normaler Luft betrieben natürlich am einfachsten umzusetzen sind. Man benötigt hierfür nur

  • eine Vakuumpumpe
  • eine Hochspannungsquelle (max. 10 kV wegen der Gefahr von Röntgenstrahlung)
  • eine dickwandige Glasröhre
  • Gummistopfen
  • eventuell ein Druckmessgerät, damit man die jeweiligen Leuchterscheinungen auch einem Druck zuordnen kann

Als eine Elektrode verwende ich einfach eine Beilagscheibe, die ich mit dem Kupferdraht mittels einer Schlinge verschraube:

Die andere Elektrode ist der verlängerte Ansaugstutzen:

Anhand der entstehenden, schönen Leuchterscheinungen kann auch der Druck abgeschätzt werden. Und zwar nimmt die Breite d des sog. Hittdorfschen Dunkelraums mit abnehmenden Druck p gemäß der Formel für Luft p · d = 133 Pa·mm zu. Bei einem Druck von z.B. 10 Pa müsste dieser Dunkelraum eine Ausdehnung von rund d = 13.3 mm aufweisen.

Das Ventil zum Regulieren des Drucks:

Das Hochspannungsnetzteil mit der Zerhackerschaltung und dem Diodensplittrafo:

Hier nun einige Bilder meiner Gasentladungen. Besonders schön sind die sog. Schichtentladungen. Wird der Druck weiter reduziert und ist die angelegte Hochspannung recht hoch besteht die Gefahr von Röntgenstrahlung. Ein undrügerisches Zeichen dafür ist, wenn das Glas zu fluoreszieren anfängt und gelblich schimmert. Dann sollte man entweder die Spannung wieder reduzieren und/oder den Druck erhöhen!