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Auf dieser Seite wurde die spezifische Ladung eines Elektrons in einem IBE, also an einem real durchgeführten, gefilmten Experiment, gemessen, wobei die sich einstellenden Bahndradien der Kreisbahnen mittels eines Lineals ermitteln werden konnten.
Es gibt für den Unterricht an Schulen auch eine etwas anders gestaltete Röhre, bei der im Inneren eine "Sprossenleiter" angebracht ist mit einem fluoreszierenden Material auf Sprossen im Abstand von 1 cm. Die Beschleunigungsspannung und/oder Magnetfeldstärke wird so eingestellt, dass die Elektronen nach Durchlauf eines Halbkreises eine der Sprossen treffen und dadurch auf ihr eine gut erkennbare Leuchterscheinung hervorrufen.
Das nebenstehende Foto zeigt eine Röhre dieser Bauart.
An dieser Stelle finden Sie ein Video der Universität Göttingen zur Versuchsdurchführung mit einer solchen Röhre.
Mittels der an anderer Stelle bereits hergeleiteten Gleichung $\frac{e}{m}=\frac{2\cdot U_{\mathrm{A}}}{r^{2}\cdot B^{2}}$ lässt sich dann die spezifische Ladung des Elektrons ermitteln.
An dieser Stelle soll nun über eine entsprechende Simulation der Elektronenbewegung deren spezifische Ladung e/m ermittelt werden.
Wie Sie bei der Bearbeitung der voranstehenden Aufgabe vermutlich bemerkt haben, ergeben sich für das dort verwendete Helmholtzspulenpaar andere Magnetfeldstärken bei vorgegebenen Spulenstromstärken als diejenigen, die sich im IBE auf dieser Seite einstellen.
Erläutern Sie dies.
Stellen Sie Vor- und Nachteile der beiden Typen von Fadenstrahlröhren (Typ 1: Fadenstrahlröhre des zentralen IBE; Typ 2: Fadenstrahlröhre mit Sprossen) gegenüber. Beachten Sie dabei sowohl versuchstechnische wie auch erkenntnislogische Aspekte im experimentellen Vorgehen.
Nutzen Sie die interaktive GeoGebra-Animation auf dieser Seite, um die spezifische Ladung des Elektrons an - mindestens - den beiden folgenden Beispieleinstellungen zu bestimmen:
a) Beschleunigungsspannung $U_A=300V$ und Bahndurchmesser $d=5cm$,
b) für die Beschleunigungsspannung $U_A=200V$ und Bahndurchmesser $d=6cm$ cm.
e/m-Bestimmung mit dem Sprossen-Fadenstrahlrohr
