Physik-LK · Skript 5 · Quantenphysik
Elektronenbeugungsröhre
Elektronen werden mit UB beschleunigt und durchsetzen eine dünne Folie aus polykristallinem Graphit. Auf dem Leuchtschirm im Abstand L = 13,5 cm entstehen zwei Ringe, wie bei der Beugung von Röntgenlicht an Kristallen. Die Elektronen verhalten sich wie Wellen mit der de-Broglie-Wellenlänge λ = h√(2 me e UB); für kleine Winkel ist der Ringradius r ≈ L · λd.
So gehst du vor
- 1Stelle die Beschleunigungsspannung ein.
- 2Ziehe den gestrichelten Messkreis mit dem Finger genau auf die Mitte des inneren Rings und tippe „in Tabelle A“.
- 3Ziehe ihn auf den äußeren Ring und tippe „in Tabelle B“.
- 4Wiederhole für mindestens fünf Spannungen zwischen 2 kV und 8 kV und werte beide Tabellen aus.
Beschleunigungsspannung
4,00 kV
Messkreis r
1,50 cm
Beschleunigungsspannung UB
4,00 kVMesskreis
1,50 cmDen Messkreis genau auf die Mitte des Rings legen. Bei 4,00 kV ist λ = 19,4 pm. Netzebenenabstände im Graphit (zum Vergleich): d1 = 213 pm, d2 = 123 pm.
A Innerer Ring: Radius über der Wellenlänge
Im Diagramm steht statt UB die daraus berechnete Wellenlänge λ.
| Nr. | Spannung UB in kV | Radius r in cm |
|---|
B Äußerer Ring
| Nr. | Spannung UB in kV | Radius r in cm |
|---|
Aufträge
- Erhöhe die Beschleunigungsspannung. Werden die Ringe größer oder kleiner? Begründe mit der de-Broglie-Wellenlänge.
- Berechne für 4 kV die Wellenlänge und die erwarteten Ringradien. Miss nach und vergleiche.
- Miss beide Ringe bei fünf Spannungen zwischen 2 kV und 8 kV und bestimme die Netzebenenabstände aus den Tabellen.
- Warum entstehen Ringe und keine einzelnen Punkte wie bei einem Einkristall?
- Welche Spannung braucht man, damit die Elektronen dieselbe Wellenlänge haben wie Röntgenstrahlung mit 50 pm?
Theorie: Quanten-Skript, Abschnitte „Die de-Broglie-Hypothese“ und „Die Elektronenbeugungsröhre“.