Grundlagen

Funktionsprinzip

Erklärung des Leuchteffekts

Abb.5: Leuchteffekt  auf einer Elektrode (Trickaufnahme)

Das starke elektrische Feld in der Nähe des Versuchsobjektes sorgt dafür, dass die wenigen, in der Umgebungsluft vorhandenen freien Ladungsträger (Elektronen) stark beschleunigt werden. Mit ihrer kinetischen Energie ionisieren sie weitere Atome, viele weitere Ladungsträger werden frei, die ihrerseits wieder Atome ionisieren. Eine Kettenreaktion entsteht. Reicht die Energie eines Elektrons nicht aus um das Atom, auf welches es trifft, zu ionisieren, so hebt es zumindest ein anderes Elektron auf ein höheres Energieniveau. Nach kurzer Zeit fällt dieses Elektron dann auf sein ursprüngliches Energieniveau zurück und gibt die frei werdende Energie als Lichtquant ab. Würde man den Versuch mit Gleichspannung durchführen, so würde sich eine niederohmige "Brücke" aus ionisierten Atomen zwischen den beiden Elektroden bilden, durch die ein hoher Stom fließen könnte Man spricht dabei von einem Überschlag. Bei der Kirlianfotografie sorgt allerdings die ausreichend hohe Frequenz der Wechselspannung dafür, dass die Ansätze dieser Brücke aufgrund des in der nächsten Halbwelle entgegengesetzten elektrischen Feldes zusammenbrechen, noch bevor sie vollständig aufgebaut ist. Der Überschlag und der damit verbundene Stromfluss bleibt aus, der Versuch ist für den Menschen ungefährlich. Lediglich in der Nähe des Versuchsobjektes bildet sich ein blaues Leuchten aus.

An den Stellen, an denen das Versuchsobjekt auf der Elektrode aufliegt befindet sich keine Luft, die Angeregt werden könnte. Deshalb ist das Leuchten nur da zu beobachten, wo zumindest ein geringer Abstand zwischen Objekt und Platte existiert. Das erklärt die Entstehung einer Aura. Bei der Fotografie z.B. eines Fingers ist in der Mitte, dort wo er die Platte berührt, nichts zu sehen. Erst am Rand, wo der Finger nicht mehr direkt aufliegt, ist das Leuchten sichtbar.

Als Nebeneffekt entsteht bei der Ionisation der Luft jede Menge Ozon. In größeren Mengen wirkt es schädlich, deshalb sollten längere Experimente nur in gut belüfteten Räumen durchgeführt werden. Ob auch kleine Mengen schädlich sind, ist umstritten und hängt wahrscheinlich davon ab, ob man an Ozontherapien glaubt, oder nicht.
 

Der Einfluss von Spannung und Frequenz

Der Einfluss der Frequenz des Feldes ist weitaus komplexer. Wählt man die Frequenz zu niedrig, entstehen Überschläge. Eine sinnvolle untere Grenzfrequenz liegt erfahrungsgemäß bei ca. 500Hz. Allerdings hängt diese Grenze von der verwendeten Spannung und dem Dielektrikum ab. Bei geringen Spannungen können mit der transparenten Elektrode (Glas als Dielektrikum) auch bei 200Hz noch Aufnahmen gemacht werden. Die obere Grenze für die Frequenz liegt bei ca. 10-15kHz, je nach Material und Spannung. Über dieser Frequenz ist der Effekt nicht zu beobachten. Im Bereich von ca. 500Hz bis 15kHz gibt es nun zwei interessante Bereiche. Der erste liegt gleich am unteren Ende, knapp über der unteren Grenzfrequenz. Aufgrund der niedrigen Frequenz ist das elektrische Feld vermutlich dort am stärksten, wo das Versuchsobjekt am besten leitet, da hauptsächlich der ohmsche Widerstand für die Potentialverteilung auf der Oberfläche des Objekts verantwortlich ist.

Der zweite auffällige Bereich befindet sich unabhängig von Material und Spannung zwischen 5kHz und 8kHz. Dort ist wiederum ein Maximum der Leuchtintensität zu beobachten. Da der ohmsche Widerstand des Versuchsobjekts bei höheren Frequenzen eine geringere Rolle spielt, wird die Intensitätsverteilung des elektrischen Feldes weniger durch die Leitfähigkeit als durch die Oberflächenstruktur des Versuchsobjektes bestimmt.
 

Abb.6: Küchenmesser bei 650Hz und 7kHz

Der Unterschied wird in der Abbildung eines Küchenmessers deutlich. Die Maxima lagen bei diesem Versuch bei 650Hz und 7kHz. Das 650Hz-Maximum zeigt eine sehr gleichmäßige Intensitätsverteilung. Lediglich an den Kanten ist eine leicht erhöhte Schwärzung festzustellen. Das 7kHz-Maximum hingegen zeigt deutlich die Umrisse des Messers und feine Unregelmäßigkeiten der Oberfläche als schwarze Punkte.

Sicherheitshinweise

Zwar werden diese theoretischen Werte in der Praxis kaum erreicht, trotzdem sollten folgende Regeln beachtet werden, damit die Seele ihren Fototermin auch unbeschadet übersteht:

1. Niemals die Hochspannung direkt berühren!
2. Lebewesen niemals galvanisch erden!
3. Lebewesen niemals bei weniger als 500Hz untersuchen!

Wenn die Frequenz zu gering ist, entstehen Überschläge.
4. Niemals Gegenstände (z.B. Münzen), die sich im E-Feld befinden berühren. Schmuck unbedingt vor dem Versuch ablegen! Die Kondensatorfläche würde dadurch künstlich vergrößert, der Stromfluss durch den Berührpunkt wäre gefährlich hoch!
5. Wenn möglich ein Netzteil mit Strombegrenzung verwenden! 3A reichen aus.
6. Wird die Endstufe mit einer Batterie als Spannungsquelle betrieben, muss unbedingt eine Sicherung vorgeschaltet werden!