Die Gurke leuchtet komplex
Setzt man eine Gurke unter Spannung, so beginnt sie zu leuchten, Jets schießen aus den Enden heraus. Was steckt wirklich hinter diesem beliebten Experiment?
Seit mehr als zwanzig Jahren ist die leuchtende Essiggurke enorm populär. Das einfache Experiment fand schnell den Weg in den Fundus jener Demonstrationsexperimente, die praktisch immer funktionieren und das Publikum besonders beeindrucken. Dabei demonstriert man die spektrale Emission von – einfach gesagt – Natriumlicht aus einer in Salzlake eingelegten Essiggurke, an deren Enden man über zwei Elektroden eine Wechselspannung von 230 V angelegt hat. Kurze Zeit, nachdem ein Strom von einigen Ampere durch die Gurke zu fließen begonnen hat, beginnt sie an einer Seite orangegelblich zu leuchten – zur Überraschung des Publikums. Gelegentlich leuchtet sie auch an beiden Enden scheinbar zugleich, wie das Video zeigt.
Leuchtende Essiggurke in einem abgedunkelten Raum, an die eine Wechselspannung von 230 V angelegt wurde (Video: Michael Vollmer und Klaus-Peter Möllmann).
Die Lichtemission der in Kochsalzlösung eingelegten Essiggurke zeigt im Spektrum eine starke Na-D-Emissionslinie. Bisherige Erklärungsversuche des Phänomens nehmen gasförmige Blasen in der Nähe der Elektroden an, die dort durch Erwärmung entstehen. Für das Leuchten sorgt demnach eine elektrische Entladung im Gasraum zwischen Elektrode und Gurkenfleisch. Nachdem ein Funke das Leuchten initiiert, führt diffuse Streuung in der Gurke zu einem diffusen Leuchten, das einen großen Teil von ihr erhellt. Aber stimmt diese einfache Erklärung?
Michael Vollmer und Klaus-Peter Möllmann von der FH Brandenburg haben das Experiment in verschiedenen Varianten wiederholt und genau analysiert. Sie nutzten dazu Spektren des Lichts, das zum einen eingelegte Gurken emittieren, zum anderen ein einfacheres Modellsystem auf Basis einer Salzwasserlösung. Zudem halfen Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen, den Mechanismus genauer zu ergründen. Mit dieser Technik untersuchten sie dann, wie das Leuchten von der Polarität der anliegenden elektrischen Spannung abhängt. Als nächster Schritt interessierte sie die Temperatur der Elektroden, die sie berührungslos mit Infrarotkameras gemessen haben.
Schließlich untersuchten sie die Auswirkung verschiedener Elektrodengeometrien auf die Lichtemission. So wickelten sie eine Elektrode als stützende Spirale um die Gurke herum, während sie die andere zentral durch die Längsachse der Gurke steckten. Bei dieser Anordnung wurde die kurzzeitig intensivste Lichtemission beobachtet, und es traten ausgeprägte leuchtende Gasjets an den Kontaktierungslöchern aus.
Das Video zeigt eine leuchtende Gurke mit äußerer Spiralelektrode und axialer Elektrode. Die leuchtenden Gasjets sind besonders gut ausgeprägt (Video: Michael Vollmer und Klaus-Peter Möllmann).
Die Experimente brachten mehrere Ergebnisse: Eine stromdurchflossene Gurke emittiert Licht im Allgemeinen dann, wenn zumindest eine Elektrode direkt außerhalb der Gurke eine Temperatur über 100 °C aufweist, im Inneren der Gurke ist die Temperatur vermutlich höher. Licht wird periodisch einige Millisekunden lang im Abstand von 10 ms emittiert, und nur wenn die Elektrode negativ geladen ist, leuchtet diese Region.
Eine Schlussfolgerung aus diesen und weiteren Experimenten lautet: Der Mechanismus ist komplexer als gedacht. Die Lichtemission entsteht in einem Zusammenspiel von Elektrolyse und hohen Elektrodentemperaturen. Dabei regen wahrscheinlich vor allem exotherme Wasserstoff- oder Knallgasreaktionen das Natriumlicht an.
Den vollständigen Artikel mit vielen Messergebnissen, Grafiken und Fotos, auch im Infrarotbereich, finden Sie in der aktuellen Ausgabe von Physik in unserer Zeit (nur frei für Online-Abonnenten).
In unserem Youtube-Kanal finden Sie unter dem Stichwort leuchtende Gurke zudem weitere Videos.
