Ein Gas, zwei Farben. Warum leuchtet die Gasentladung in Luft an Kathode und Anode verschiedenfarbig?

Abstract

Die Farbe des Lichts einer Gasentladung ist gasspezifisch. Darauf wird in Büchern für Schule und Grundstudium zum Teil explizit hingewiesen. Es wird aber nicht darauf eingegangen, dass bei der Gasentladung in verdünnter Luft zwei Farben auftreten: Das in der Nähe von Kathode und Anode emittierte Licht ist deutlich verschiedenfarbig. Ähnliches ist auch in Stickstoff-Spektralröhren beobachtbar. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Phänomen der unterschiedlichen Lichtfarbe an Kathode und Anode durch Spektroskopie des emittierten Lichtes untersucht. Es wird gezeigt, dass die unterschiedliche Färbung durch intensive Emissionslinien des ionisierten Stickstoffmoleküls im negativen Glimmlicht an der Kathode hervorgerufen wird, die in den Leuchterscheinungen an der Anode nicht auftreten. Die Experimente sind sowohl für den Physikunterricht als auch für Studierende geeignet. Ihre Ergebnisse und Interpretation sind für Studiums- und Unterrichtsinhalte relevant, insbesondere im Bereich Atomphysik.