38 - Spezifische Ladung des Elektrons

D-PHYS

In einer vertikal ausgerichteten Kathodenstrahlröhre wird durch eine Beschleunigungs­spannung V von ca. 840 V ein vertikaler (z-Achse) Elektronenstrahl mit der Geschwin­digkeit vp erzeugt. Durch eine Wechselspannung zwischen zwei Ablenkplatten erhalten die Elektronen alternierend auch eine Horizontalkomponente vn. Somit malt der Elektronenstrahl eine Linie auf den Leuchtschirm der Braun'schen Röhre. Bei eingeschaltetem, vertikal ausgerichtetem Magnetfeld B bewegen sich die Elektronen auf Spiralbahnen. Die Frequenz ρ, mit der sie sich um die vertikale z-Achse drehen, ist für alle Elektronen - unabhängig von der Horizontalkomponente der Geschwindigkeit - gleich, nämlich gleich der sogenannten Zyklotronfrequenz ρ = eB/m. Nach der Zeit T=2π/ω=2πm/eB haben also alle Elektronen wieder dieselben x- und y-Koordinaten. Ist das B-Feld (und somit T) gerade so eingestellt, dass die Elektronen in dieser Zeit den Leuchtschirm erreichen, so ist aus der Linie auf dem Leuchtschirm ein Punkt geworden. Aus der Kenntnis von Beschleunigungsspannung V, Ganghöhe l und dem Magnetfeld B kann nun e/m berechnet werden. Das Magnetfeld B wird auf zwei Arten bestimmt. Durch Messung der Stromstärke in der Feldspule und durch Messung der Ladung, die durch das Ausschalten des Feldes in einem Stromkreis aus Messspule, Widerstand und Galvanometer kurzzeitig fliesst.

Die Experimentierplätze für den Versuch "Spezifische Ladung des Elektrons" befinden sich im HPP K 25.