einführende Experimente in die Atom- und Quantenphysik

Ausbreitung eines Elektronenstrahls

Die Elektronen werden über eine Hochspannung beschleunigt, wobei zeitgleich ein divergenter Elektronenstrahl erzeugt wird. Dieser divergente Elektronenstrahl trifft auf ein Hindernis in Form eines Malteserkreuzes. Wird den auf das Malteserkreuz auftreffenden Elektronen die Möglichkeit gegeben, von diesem abzufließen, dann verhalten sich die Elektronen zuerst vergleichbar mit Licht: es entsteht ein geometrischer Schatten, d.h. die Elektronen bewegen sich geradlinig. Durch Anlegen eines Magnetfelds werden die Elektronen im Gegensatz zum Licht allerdings abgelenkt.

zum Versuch

e/m-Bestimmung mit Fadenstrahlrohr

Elektronen werden in einem Magnetfeld über die Lorenzkraft auf eine Kreisbahn gelenkt. Kennt man die kinetische Energie der Elektronen und die Stärke der magnetischen Flussdichte, so lässt sich daraus auf das Verhältnis von Ladung der Elektronen zu Masse der Elektronen schließen.

zum Versuch

Sichtbarmachen einzelner Atome

Um einzelne Atome sichtbar zu machen reicht kein einfaches Lichtmikroskop mehr. In diesem Aufbau wird in einem hochvakuumierten Glaskolben mit Hilfe einer Hochspannungsquelle ein starkes elektrisches Feld erzeugt. Ein feiner, sehr spitzer, verdrehter Wolframdraht diehnt hierbei als Kathode, während die Anode unterhalb des Fluoreszenzschirms angebracht ist. Im nahezu kugelförmigen Feld werden Elektronen an Stellen niedriger Austrittsarbeit aus dem Kristall gelöst und in Richtung Schirm beschleunigt. Wird nun Barium in geringen Mengen auf die Spitze aufgedampft, sind diese Bariumatome auf der Oberfläche die Stellen geringster Austrittsarbeit und lassen sich auf diesem Weg mit einer Vergrößerung von etwa 500.000 abbilden.

zum Versuch