Aufbau und Inbetriebnahme einer Stern-Gerlach-Apparatur

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

7 Auswertung 35 7.1 Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 7.2 Bestimmung des Bohrschen Magnetons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 7.2.1 Methode A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 7.2.2 Methode B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 7.3 Wertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 8 Schlussbemerkung 43 Literatur I A I-B-Kennlinie III B Poster V II
1 Einleitung 1 EINLEITUNG Gegenstand dieser Arbeit ist das 1921 erstmals von Otto Stern und Walther Gerlach durchgeführte Stern-Gerlach-Experiment (SGE). Ziel ist, diesen Versuch eigenständig aufzubauen und in Betrieb zu nehmen, sodass er für das Fortgeschrittenenpraktikum der Bachelorstudenten der Physik nutz- bar ist. Dazu werden eine Versuchsbeschreibung und ein Plakat zur historischen Bedeutung des SGEs angefertigt und im Anhang beigelegt. Da es wichtig ist, Physik auch als Erkenntnisprozess darzustellen, wird zudem ein Kapitel der historischen Bedeutung und den geschichtlichen Hinter- gründen des SGE gewidmet. Der Aufbau der Stern-Gerlach Apparatur erfolgte in Zusammenarbeit mit Benjamin Glauß. Ins- besondere wurde die Versuchsbeschreibung gemeinsam angefertigt. Der Theorieteil zu dieser Versuchsbeschreibung wurde anhand der PHYWE-Anleitung[8] erarbeitet, er deckt sich im We- sentlichen mit dem Kapitel “Theoretische Aspekte zu Versuchsaufbau und -durchführung” dieser Arbeit. Der Stern-Gerlach-Versuch ist sowohl der erste experimentelle Nachweis für die Richtungsquante- lung magnetischer Momente, als auch dafür, dass die Quantenzahlen die Menge der Elektronen- zustände abzählbar machen. Außerdem wird durch ihn belegt, dass nur die durch die Quantenzah- len beschriebenen Zustände auch real angenommen werden. Hierin liegt seine große historische Bedeutung, denn durch das SGE wurde die klassische Vorstellung, dass alle Orientierungen der magnetischen Momente in einem Atomstrahl gleich wahrscheinlich sind, zu Gunsten der Quanten- physik widerlegt. Zugleich ist an dem Versuch erkennbar, dass die niedrigste Drehimpulsquanten- zahl l nicht 1, sondern 0 ist, und dass das magnetische Moment der s-Elektronen nur durch einen Eigendrehimpuls (Spin) erklärt werden kann. Die Orientierungen der magnetischen Momente vermaßen Stern und Gerlach, indem sie einen Strahl von Silberatomen gleicher Geschwindigkeit quer zur Feldrichtung durch ein inhomogenes Magnetfeld schossen, wodurch der Atomstrahl entsprechend der Orientierung der magnetischen Momente seiner Atome in genau zwei Richtungen aufgespalten wurde. In ihrem Experiment wählten Stern und Gerlach mit den Silberatomen chemisch recht inaktive und zugleich ungeladene Teilchen, da im Magnetfeld auf Ladungen eine wesentlich stärkere Ab- lenkung durch die Lorentzkraft entstanden wäre, als durch Wechselwirkung von Magnetfeld und magnetischen Momenten der Atome. Das SGE muss nicht mit Silber durchgeführt werden, magnetisch entsprechen sich aufgrund der ähnlichen Elektronenkonfiguration alle einwertigen Atome mit nicht teilgefüllten inneren Elektro- nenschalen. Für das Fortgeschrittenenpraktikum soll aus Kostengründen mit einem Kaliumstrahl gearbeitet werden. Das äußerste Elektron ist dabei im Grundzustand ein 4s-, beim Silber ein 5s- Elektron. 1
Seite 1 und 2: Aufbau und Inbetriebnahme einer Ste
Seite 3: Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2
Seite 7 und 8: 2 THEORIE UND GESCHICHTE DES STERN-
Seite 9 und 10: me würden also keine Ablenkung erf
Seite 11 und 12: mit den Spinquantenzahlen 2 THEORIE
Seite 13 und 14: 3 THEORETISCHE ASPEKTE ZU VERSUCHSA
Seite 15 und 16: 3 THEORETISCHE ASPEKTE ZU VERSUCHSA
Seite 17 und 18: v + dv gilt also 3 THEORETISCHE ASP
Seite 19 und 20: ⎧ ⎨[ I(u) = 2 · D · n0 · I0
Seite 21 und 22: möglich, die Differentiation auf I
Seite 23 und 24: 4 Aufbau der Stern-Gerlach Apparatu
Seite 25 und 26: 4 AUFBAU DER STERN-GERLACH APPARATU
Seite 27 und 28: 4.4 CASSY 4 AUFBAU DER STERN-GERLAC
Seite 29 und 30: 4 AUFBAU DER STERN-GERLACH APPARATU
Seite 31 und 32: gezeigt. 4 AUFBAU DER STERN-GERLACH
Seite 33 und 34: Kaliumfüllung 5 INSTALLATION DER A
Seite 35 und 36: T/°C Aufheizen des Ofens 180 160 1
Seite 37 und 38: 6 DURCHFÜHRUNG DES VERSUCHS Messre
Seite 39 und 40: 7 Auswertung 7 AUSWERTUNG Ein wesen
Seite 41 und 42: I/pA SGE 16 14 12 10 8 6 4 2 χ / n
Seite 43 und 44: folgt die Bestimmungsgleichung für
Seite 45 und 46: Für den Fall des realen Strahlquer
Seite 47 und 48: 8 Schlussbemerkung 8 SCHLUSSBEMERKU
Seite 49 und 50: Literatur LITERATUR [1] Max Born Al
Seite 51 und 52: A I-B-Kennlinie Abbildung 27: Spule
Seite 53 und 54: B Poster Abbildung 28: Poster zur h

Aufbau und Inbetriebnahme einer Stern-Gerlach-Apparatur

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?