Lichtmühle Solarradiometer, Ø 8 cm

Eine Lichtmühle, auch Solarradiometer, Lichtrad oder einfach Radiometer genannt, besteht aus einer evakuierten Glaskugel in deren Innern sich ein Flügelrad befindet, das sich dreht, wenn es von Licht beschienen wird. Dies kann auch unter Einwirken von Wärmestrahlung geschehen. Die Lichtmühle ist eine zauberhafte physikalische Spielerei mit einer besonders langen Tradition.

Finden Sie hier noch 2 Lichtmühlen-Varianten mit Holzsockel

Wie funktioniert ein Lichtmühle?

Die Flügelräder, meist sind es vier, besitzen eine berußte und eine reflektierende Seite. Erfunden hat die Lichtmühle der britische Naturwissenschaftler William Crookes. Das Radiometer sollte, so die Hoffnung ihres Erfinders, beweisen, dass Licht oder Strahlung Druck ausüben kann. Tatsächlich drehte sich seine zu diesem Zweck 1873 entwickelte Lichtmühle auf wundersame Art und Weise und der von Crookes erdachte "Lichtdruck" schien eine plausible Erklärung für dieses Verhalten zu sein. 

Erst später kam man dahinter, dass Crookes Theorie vom Lichtdruck bezogen auf das Radiometer falsch war. Die Bewegung der Flügel ist darauf zurückzuführen, dass sich die berußten Flächen bei Bestrahlung erwärmen. Daher bewegen sich die Moleküle und Atome dort viel stärker als auf den hellen Seiten des Flügelrades.

Treffen nun Gasmoleküle auf die schnell schwingenden Teilchen der angerußten Seite, werden sie von diesen angestoßen und fliegen weg. Jede Kraft erzeugt jedoch eine gleich große Gegenkraft, so dass die schwarze Seite des Flügels eine Rückstoßkraft erfährt, und zwar in die entgegengesetzte Richtung der wegfliegenden Gasteilchen. Deshalb beginnt sich das Flügelrad mit den silbernen Flächen voran zu drehen.

Das Ganze funktioniert übrigens nur, wenn im Glaskörper Unterdruck herrscht, aber kein Hochvakuum. Die Flügel bestehen aus Glimmerplättchen. Sie werden verwendet, weil sie sehr leicht sind und dazu Wärme ganz besonders schlecht leiten. Dadurch wird gewährleistet, dass der Wärmeunterschied zwischen der hellen und der dunklen Seite der Flügel maximal ist.

An dem eben Gesagten kann man erkennen, dass Glasbläser, die Lichtmühlen herstellten, nicht nur eine hohe Fertigkeit im Glasblasen mitbringen müssen, sondern auch ein entsprechendes Wissen um die beteiligten Materialien sowie die physikalischen Wirkprinzipien.