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Die erste experimentelle Bestätigung von de Broglies Idee der Zuordnung von Welleneigenschaften zu Materieobjekten gelang, wie auf dieser Seite dargestellt, Davisson und Germer im Jahr 1927, die langsame Elektronen auf einen Ni-Einkristall lenkten und in ihren Messungen Interferenzerscheinungen der Elektronen an den Gitterebenen des Kristalls nachweisen konnten.
Danach dauerte es längere Zeit, bis zum ersten Mal auch Elektroneninterferenz experimentell gezeigt werden konnte, ohne dass die Elektronen dazu in Materie eindringen mussten:
- Gottfried Möllenstedt und Heinrich Düker gelang 1956 der Nachweis der Beugung von Elektronen, ohne dass diese in Materie eindringen mussten, wie es bei der Interferenz an den Gitterebenen im Kristall (Versuch von Davisson und Germer) der Fall ist. Vielmehr wurden bei diesem Experiment Elektronen eines Elektronenbündels durch elektrische Ablenkung zur "Überlagerung" und damit zur Interferenz gebracht.
- Claus Jönsson gelang 1957 bzw 1961 der Nachweis der Elektronenbeugung mit Hilfe eines äußerst feinen Doppelspalts, sodass auch hier die die zur Interferenz gebrachten Elektronen nicht zuvor durch Materie hindurch bzw. in sie hinein dringen mussten.
Das Experiment von Möllenstedt und Düker
Recherchieren Sie im Internet nach dem Experiment von Möllenstedt und Düker (beispielsweise hier) und laden Sie sich ggf. hier ein kleines Simulationsprogramm herunter.
- Skizzieren und beschreiben Sie den Versuchsaufbau sowie die grundlegende Versuchsidee.
- Beschreiben Sie die Versuchsergebnisse und erklären Sie die Abhängigkeit des beobachteten Bilds von der am Draht angelegten Spannung.
Beim Experiment wurde bei einer Beschleunigungsspannung von $U_\mathrm{ B}=15\;\mathrm{kV}$ eine Wellenlänge von $\lambda=10\;\mathrm{pm}$ gemessen.
Überprüfen Sie, ob die De-Broglie-Beziehung durch die Messung bestätigt wird (eine nichtrelativistische Rechnung ist hier zur Abschätzung hinreichend).
Die Versuchsidee von Möllenstedt und Düker ist auch aus der Optik bekannt.
- Recherchieren Sie nach dem Babinet'schen Prinzip und erläutern Sie dieses.
- Erklären Sie, wie man dieses Prinzip bzw. einen zum Experiment von Möllenstedt und Düker analoges Experiment mit Licht nutzen kann, um die Dicke einer Stecknadel oder eines Haars zu bestimmen.