Lichtmühle

Wird die Lichtmühle mit einer Lampe beleuchtet, so fängt diese an sich zu drehen. Die Erklärung für diesen Effekt ist in der kinetischen Gastheorie zu finden.

Die Lichtmühle besteht aus einem Gaskolben und einem Flügelrad. Der Gaskolben ist weitgehende evakuiert. Es ist aber noch Restgas vorhanden. Das Flügelrad ist drehbar gelagert und hat Flügel mit dunklen und hellen Seiten.
Strahlt man mit dem Licht einer Halogenlampe oder der Sonne auf die Lichtmühle fängt diese an sich zu drehen.
Dafür sind zwei Effekte verantwortlich. Zum einen Absorbiert die schwarze Fläche das Licht und die Wärme (IR-Strahlung) besser als die weiße Fläche und heizt sich somit mehr auf. Die Temperatur der verschiedenen Oberflächen wird jeweils an das umliegende Restgas übertragen. Zum anderen spielt die kinetische Gastheorie eine Rolle. Die Gasmoleküle mit höherer Geschwindigkeit übertragen beim Stoß mit der Oberfläche einen höheren Impuls. Dieser höhere Impulsübertrag auf der dunklen Fläche führt zu einer Rotation der Lichtmühle in Richtung der hellen Seite.
Alternativ zu einer Lampe an man auch die Lichtmühle durch Erwärmen in Bewegung versetzen.
Kühlt man die Lichtmühle zum Beispiel mit einem Eiswürfel ab, so tritt folgender Effekt auf: Schwarze Oberflächen absorbieren nicht nur besser als helle, sondern emittieren auch besser. Somit kühlt die dunkle Fläche stärker ab als die helle und die Lichtmühle dreht sich in die andere Richtung.

2:15 min | 25.06.2024