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Mit der Elektronenbeugungsröhre wird untersucht, wie sich Elektronen verhalten, wenn sie auf die Gitterstruktur von Graphit treffen. Bei dem Experiment werden Elektronen in einer evakuierten Röhre mit einer Elektronenkanone beschleunigt (genau wie bei vielen anderen Experimenten, z. B. beim Fadenstrahlrohr), treffen dann auf eine polykristalline Graphitfolie (Graphitpulver) und werden dann auf einem Leuchtschirm sichtbar gemacht.
Besonders interessant ist die historische Entwicklung bei der Entwicklung der Experimente zur Elektronenbeugung. Es hat relativ lange gedauert, bis erste Experimente entwickelt wurden, die de Broglies Hypothese bestätigt haben (siehe dazu auch die Seite "historische Entwicklung"
Elektronenbeugungsröhre - Qualitative Auswertung
Im folgenden IBE kann nun das Bild auf dem Leuchtschirm in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung untersucht werden, auf dieser Seite zunächst qualitativ, auf der nächsten Seite sind Aufgaben zur Herleitung der geometrischen Beziehungen und zur quantitativen Auswertung der Messwerte zu finden.
Der Leuchtschirm kann durch Anklicken vergrößert werden, ebenso das Bedienpanel der Hochspannungsquelle. Falls das IBE auf einem Tablet bedient werden soll, ist zu empfehlen, es mit Hilfe des "Solo-Buttons" auf einer extra Seite zu öffnen, da der Drehknopf sonst sehr schwer zu bedienen ist.
Hochspannungsnetzgerät
zur Regelung der Beschleunigungsspannung
(zum Vergrößern anklicken)
Leuchtschirm
(zum Vergrößern anklicken)
Geben Sie eine begründete Vermutung an, wie das Bild auf dem Leuchtschirm aussehen wird.
Schalten Sie nun das Netzgerät ein und stellen Sie eine Spannung von ca. 7 kV ein.
Beschreiben und interpretieren Sie das Bild, das Sie auf dem Leuchtschirm beobachten können.
Erläutern Sie, welche Schlüsse Sie aus dem Bild ziehen müssen.
Man könnte die Vermutung aufstellen, dass die schnellen Elektronen beim Auftreffen auf die Graphitfolie so stark abgebremst werden, dass sie Röntgenstrahlung erzeugen, die für das Beugungsbild verantwortlich ist.
Entwickeln Sie eine experimentelle Nachweismöglichkeit, mit der Sie zeigen könnten, dass das Beugungsbild nicht durch Röntgenstrahlung erzeugt wird.
Hier finden Sie ein Experiment, das zeigt, dass das Beugungsbild nicht durch Röntgenstrahlung erzeugt wird.
- Erklären Sie, wieso dieses Experiment belegt, dass das Beugungsbild nicht durch Röntgenstrahlung entstanden sein kann.
- Erklären Sie, wieso dieses Experiment sogar zusätzlich belegt, dass das Beugungsbild durch negativ (!) geladene Objekte entstanden sein muss.
Dieses Experiment wird bevorzugt dazu verwendet, um zu zeigen, dass Elektronen auch Welleneigenschaften haben. Wenn sich die Elektronen aber bei diesem Experiment ausschließlich wie Wellen verhalten würden, würde das Experiment nicht funktionieren.
Erläutern Sie, an welchen Stellen die Elektronen Teilcheneigenschaften (wie Masse oder Ladung) zeigen und an welchen Stellen im Experiment sie Welleneigenschaften zeigen.
Überlegen Sie, welche Eigenschaften typisch für geladene Teilchen sind und wie Sie diese leicht nachweisen können.
Tipp