Untersuchung der selbständigen Gasentladung in Luft in Abhängigkeit vom Druck

Im Versuch P3.9.2.1 wird ein zylindrisches Glasrohr an eine Vakuumpumpe angeschlossen und langsam evakuiert. An die stirnseitig angeordneten Elektroden des Glasrohres wird eine hohe Spannung angelegt. Bei Normaldruck tritt keine Entladung ein. Erst bei einem bestimmten verringerten Druck zeigt sich ein mit Leuchten verbundener Stromdurchgang. Nach weiterer Reduktion des Gasdruckes werden mehrere Phasen beobachtet: Zunächst zieht sich ein Leuchtfaden von der Anode zur Kathode. Dann füllt eine leuchtende Säule von der Anode her fast den gesamten Raum aus. Über der Kathode liegt eine Glimmschicht. Die Säule wird immer kürzer und zerfällt in mehrere Schichten, die Glimmschicht vergrößert sich. Die Schichtung der leuchtenden Zone kommt dadurch zustande, dass die anregenden Elektronen nach einer Stoßanregung eine Beschleunigungsstrecke durchlaufen müssen, um genügend Energie zur erneuten Anregung von Atomen zu haben. Der Abstand der Schichten macht also die freie Weglänge anschaulich.