ER — Spezifische Ladung des Elektrons (Elektronenstrahlröhre)

Betreuer: Hlubek (vormittags)

Gegeben: Masse von Elektron und H+-Ion, Elementarladung und noch ein oder zwei weitere Größen.
1. Elektronenröhre und zugehörige Schaltung zeichnen.
2. Wie wird der Elektronenaustritt aus der Kathode beim klassischen Thomsonversuch begünstigt?
3. Wie groß ist die spezifische Ladung beim leichtesten Ion? Wie ist das Verhältnis zur spezifischen Ladung des Elektrons?
4. Gegeben: Beschleunigungsspannung 2,5 kV, Elektronenstrahl legt 0,1 m über einen Leuchtschirm zurück
   1. Schätzen Sie den Einfluss der Gravitation auf diese Bewegung ab.
   2. Schätzen Sie den Einfluss des Erdmagnetfelds auf die Bewegung ab.
   3. Einfluss des Erdmagnetfeldes bei Tritium statt Elektronen.
   4. Warum klappt die Abschätzung aus b) und c) bei 32Phosphor nicht mehr?
5. Ein gepulster Elektronenstrahl trete in ein sehr starkes, homogenes Magnetfeld senkrecht zur Strahlrichtung ein und werde auf eine Kreisbahn abgelenkt. Was passiert mit dem Strahl, wenn man einige Zeit beobachtet?

 

Betreuer: Hellmann (vormittags)

1. Was ist eine Thomsonröhre? Wie ist sie aufgebaut? (3 Punkte)
2. Ein Elektron mit der Geschwindigkeit v bewegt sich in einem Magnetfeld auf einer Kreisbahn mit Radius R. Was passiert bei einem Proton mit der gleichen Geschwindigkeit? (2 Punkte)
3. Erläutere kurz eine Möglichkeit, wie man den Wert e/m mit Hilfe der Thomsonröhre bestimmen kann? (2 Punkte)
4. Wie groß ist e/m für Elektronen? (1 Punkt)
5. Leite mit Hilfe des biot-savartschen Gesetzes eine Gleichung her, die das Magnetfeld eines stromdurchflossenen, geraden Leiters im Punkt P(0,R,0) angibt. (2 Punkte)
   Biot-Savart: = µI/4π · ∫dr' x (r-r') / |r-r'|³

Hinweis: ∫dx÷(√(x²+a²)³) = x÷(a²√(x²+a²))
(Gegeben war eine Skizze mit kartesischem Koordinatensystem. Der Leiter sowie der Strom verlaufen in positive z-Richtung durch den Ursprung.)

 

Hinweise

Es müssen nur drei der vier in der Anleitung beschriebenen Versuche durchgeführt werden. Welche das sind und ob zusätzlich noch der andere gemacht wird, bleibt jeder Gruppe selbst überlassen.