Experimentalphysik III (Atomphysik)

2.3. Spezifische Ladung e/m von Elektronen 25
3. Man erhält außerdem die Isotopenhäufigkeit: Cl: A =35.5 setzt sich aus A = 35 und
A = 37 zusammen.
4. Die Isotopmassen sind annähernd ganzzahlig.
2.3 Spezifische Ladung e
m
von Elektronen
Freie Elektronen können auf verschiedene Weise erzeugt werden und sollen hier nur kurz erwähnt
werden.
1. Aus einer Gasentladung als Kathodenstrahlen.
2. Durch thermische Emission. Ein im Vakuum hocherhitzter Draht, z.B. aus Wolfram emittiert
Elektronen.
3. Beim Lichtelektrischen Effekt: Hinreichend kurzwelliges Licht befreit Elektronen aus Gasen
oder Festkörpern.
4. Durch Feldemission: Extrem hohe elektrische Felder, wie sie in der Umgebung von Metallspitzen
entstehen, extrahieren Elektronen aus Metallen.
5. Durch β–Strahlen aus radioaktiven Atomkernen.
Die spezifische Ladung des Elektrons mißt man aus dem Verhältnis e
m durch Ablenkung in elektrischen
und magnetischen Feldern, d.h. durch Anwendung der allgemeinen Bewegungsgleichung:
+U
Abb. 2.4: Ablenkung von
Elektronen im Magnetfeld.
�F = m d�v
dt
� �
= −e �E +(�v × B) � .
• Eine der ersten Methoden auf diesem Gebiet stammt von Classen (1907).
Aus dem E–Satz folgt:
Film
m
E
2
B
v2 �
2eU
= eU ⇒ v =
m ,
durch Gleichsetzten von Lorentz– und Zentrifugalkraft folgt:
mv2 r
• Nach gleichem Verfahren arbeitet das Fadenstrahlrohr.
= evB ⇒ v = e
rB ,
m
daraus erhält man das Verhältnis von Ladung und Masse
e
m
2U
=
r2 .
B2 • Ein anderes Verfahren ist der Geschwindigkeitsanalysator: Wien–Filter.