Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum: 02.07.2004

Titel:

Bestimmung von e/m


Versuchsnr.: 02

Namen: Dieter Krestel, Florian Nonnenmann

Gruppe: B

DP Physik

 
Versuchsaufbauten
mit Parametern

- Aufbau des Versuches

 
 - Fadenstrahl (oben), schematischer Aufbau mit Kraftwirkung etc. (unten), Metzler S.232
Geräte
mit Firmenangabe
- Fadenstrahlrohr mit Halterungen und Helmholtzspulen, Leybold - Heraeus Typ 555 57 und 555 58
- Cassy B-Box, Leybold - Heraeus
- stabilisierte Netzgeräte, Neva
Durchführung
Nach Einschalten der Heiz- und Beschleunigungsspannung  wird mittels "Glühelektrischem Effekt"  und anschließender Beschleunigung in der "Elektronenkanone" ein Elektronenstrahl erzeugt. Der Elektronenstrahl kann als bläulicher "Faden" in der Fadenstrahlröhre wahrgenommen werden. (Anregung einiger Gasatome durch die Elektronen, Elekrtonenstoßionisation). Die Elektronen treten senkrecht nach oben aus der Kanone. Nun wird der Spulenstrom eingeschaltet. Dabei entsteht ein nahezu homogenes Magnetfeld längs der Spulenachse, das die Elektronen aufgrund der Lorentzkraft auf eine Kreisbahn zwingt. Gemessen werden Beschleunigungsspannung, Kreisradius und der Spulenstrom oder das Magnetfeld.
Resultate
möglichst quantitative
Die Lorentzkraft wirkt als Zentralkraft. Man erhält durch Gleichsetzen von e*v*B = (m*v^2)/r eine Formel für e/m = v/(B*r) , wobei man die Elektronengeschwindigkeit aus der Beschleunigunsspannung erhält, v = (2*e*U/m)^(1/2). Setzt man die Elektronenladung e als bekannt voraus (Millikan-Versuch) so kann man mit diesem Versuch die Elektronenmasse m bestimmen.
Bemerkungen
&
Tricks
Durch Anlegen einer Wehneltspannung am Wehneltzylinder kann man erreichen, dass der austretende Elektronenstrahl besser gebündelt ist, was das Ablesen des Kreisradius erleichtert. Bei dem Versuch ist es wichtig einigermaßen gut stabilisierte Netzgeräte zu verwenden, um möglichst kleine Magnetfeldschwankungen zu erhalten. Will man genaue Messwerte des Radius erzielen sollte man mit Spiegeleinsatz für parallaxenfreies Ablesen sorgen, wie es auch im Anfängerpraktikum gemacht wird. Bei der Messung des Magnetfeldes kann  man eine Hallsonde verwenden (Cassy), wobei die Ausrichtung zu beachten ist (tangential oder axial, es gibt zwei Sonden). Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung des Magnetfeldes ist die Messung des Spulenstromes.
Literatur Metzler, Physik ; Dorn- Bader, Physik Sek II