Physik verstehen 3, Schulbuch

86 2  Arbeitsheft-Seite 47 Elektrische Lichtquellen 1. Wie wird Licht durch Stromfluss erzeugt? 2. Wie funktionieren Glüh- und Halogenlampen? Der englische Forscher Humphry Davy (1778–1829) erhitzte einen Platindraht durch Stromfluss so stark, dass er zu glühen begann. Thomas Alva Edison (1847–1931) präsentierte 1879 seine Kohlefadenglühlampe und entwickelte die schraubbare Lampenfassung (Edison-Gewinde). Der österreichische Chemiker und Erfinder Carl Auer von Welsbach (1858–1929) erfand 1898 die erste Metallfadenlampe mit einem Glühdraht aus Osmium. Moderne Glühlampen (Abb. 86.2 und 86.3) haben als Glühdraht einen etwa 0,01mm dicken und doppelt gewendelten Wolframfaden (Schmelzpunkt: 3 422 °C), der bei etwa 2 500 °C zur Weißglut gebracht wird. Nur etwa 5% der zugeführten Energie wird in Licht umgewandelt. Warum wir eine Birne brauchen … (Abb. 86.4)  E1 Man bringt eine Glühlampe mithilfe eines Lichtdimmers nur schwach zum Leuchten und schmilzt mit einem kleinen Lötbrenner ein Loch in den Glaskolben. Der Glühdraht beginnt zu rauchen und brennt durch. Die heißen Wolframdrähte verbrennen bei Luftkontakt mit dem Sauerstoff. Daher schließt man sie in einem mit Stickstoff und Argon gefüllten Glaskolben ein. Der Draht brennt aber trotzdem nach einiger Zeit durch, da das Metall langsam verdampft. Halogenlampen enthalten zusätzlich eine kleine Portion Iod (aus der Element- gruppe der Halogene). Dadurch können diese Lampen bei ca. 3 200 °C betrieben werden. Die verdampfenden Wolframatome werden durch den Iodzusatz wieder zum Glühdraht zurückgebracht. Das Licht ist daher weißer als bei Glühlampen, die Lebensdauer doppelt so hoch. Halogenlampen sollst du nicht mit bloßen Händen angreifen, da sich das auf dem Kolben haften bleibende Hautfett (Fingerabdruck) bei Betrieb der Lampe einbrennt und den Kolben verschmutzt. Wandernde Elektronen (= Strom) stoßen Elektronen in der Atomhülle auf eine höhere Bahn (= Energieerhöhung). Beim Zurückfallen geben diese Elektronen Energie in Form von Licht ab. M 86.1 Kohlefadenlampe, Glühlampe, Halogen- lampe, Leuchtstoffröhre, Neonglimmlampe, LED-Lampe Energie Licht angeregtes Elektron 86.2 Licht entsteht zB im Glühdraht durch angeregte Elektronen in der Atomhülle. Glühfaden Haltedraht Glaskolben Röhrchen zum Absaugen der Luft Füllgas (N 2 , Ar) Zuleitungsdraht Lötstelle 1 Gewinde Lötstelle 2 (Fußkontakt) Fassung 86.3 Aufbau einer Glühlampe LV1 86.4 Warum wir eine Birne brauchen … In Glühlampen wird ein dünner gewendelter Wolframdraht durch den Stromfluss bei 2 500 °C zur Weißglut gebracht. Halogenlampen können heißer betrieben werden, da der Iodzusatz die verdampfenden Wolframatome wieder zum Draht zurückführt. M 86.5 Carl Auer von Welsbach 86.6 Halogenlampen werden sehr heiß und haben daher einen Kolben aus Quarzglas. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv