Absorption thermischer Strahlung durch atmosphärische Gase

3 Das Experiment
U‘), die zur Filterung des Kohlendioxid- und Wasserdampfgehalts aus Luft dienen 1 .
Als Folge der Filterung von Kohlendioxid und Wasserdampf schlägt das Galvanometer
stärker aus. Damit konnte Tyndall die Absorptionsfähigkeit von Gasen bestätigen.
Damit Tyndall jedoch wirklich messbare Ablenkungen des Galvanometers erreichte,
waren noch zahlreiche Verbesserungen der Apparatur nötig. Letztlich schrieb er über
seine Beobachtungen:
"Welchen außerordentlichen Unterschied in der Beschaffenheit und dem Wesen
der letzten Theile der verschiedenen Gase enthüllen die obigen Versuche!"[20]
Tyndalls Versuchsanordnung ist dem in dieser Arbeit vorgestellten Experiment sehr
ähnlich, jedoch wurden einzelne Komponenten dem fortgeschrittenen Stand der Technik
entsprechend ersetzt. Diese sollen im Folgenden vorgestellt und ihre Funktionsweise
erläutert werden, um anschließend den Versuchsaufbau als Ganzes darzustellen. In der
anschließenden Beschreibung der Versuchsdurchführung ist zunächst das Hauptexperiment
zur Analyse der Absorptionseigenschaften mehrerer atmosphärischer Gase unter
Verwendung verschiedener Strahlungsquellen dargestellt, wobei an dieser Stelle auch
ausführlich auf die Problematik der Temperaturmessung bei Verwendung eines Aluminiumrohrs
eingegangen wird. Anschließend ist eine vereinfachte Variante des Experiments,
nur unter Verwendung der Gase Kohlendioxid und Stickstoff vorgestellt, die aufgrund
ihres erheblich geringeren Aufwandes eine gute Alternative für den Schulunterricht
darstellt und auch im Demonstrationspraktikum verwendet wird. Desweiteren ist ein
weiterer Versuch zur eindrücklichen Beobachtung der IR-Absorption von Kohlendioxid
unter Verwendung einer Wärmebildkamera beschrieben.
3.1. Der Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau besteht prinzipiell aus einer Wärmestrahlungsquelle, einem Messrohr
und einem Detektor zur Messung der transmittierten Strahlungsintensität. Die in
dieser Arbeit vorgestellte technische Umsetzung, die Wahl von Strahlungsquelle und
-empfänger sowie die Bauart des Messrohrs, stellt eine bewährte Möglichkeit unter
vielen Variationsmöglichkeiten dar. Im Hinblick auf den Einsatz in der Schule, und
den eventuell begrenzten Bestand technischer Mittel, sollen im Folgenden, neben den
letztlich verwendeten Komponenten, auch Alternativen und deren Vor- und Nachteile
diskutiert werden. Da zur Wahl der Strahlungsquelle bereits Testmessungen unter Verwendung
der übrigen Komponenten durchgeführt wurden, sei diese Diskussion hinten
angestellt, und zunächst das Messrohr, der Detektor und die Art der Datenaufnahme
erläutert.
1 Die Röhre U enthält kaustisches Kali (Kaliumhydroxid). In der Röhre U‘ befindet sich mit Schwefelsäure
angefeuchtete Bimssteinstücke, um Wasserdampf aus der Luft zu filtern.
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