3B SCIENTIFIC® PHYSICS

ildet auch eine leichte Spirale statt einerKreisbahn zu folgen.• U A erhöhen und I H so einstellen, dass dieEbene AA’ immer eine Tangente zum abgelenktenStrahl bildet. Werte in einer Tabellezusammenstellen und grafisch darstellen.• R = AE/2 und R² = AE²/4 wie im Versuch5.1 bestimmen.Durch Einsetzen der Werte in die Gleichunge UA5= ⋅1.15⋅102 2m IHRlässt sich ein Näherungswert für e/m errechnen.5.3 Der Effekt eines axialen Magnetfelds• Röhre in einem Winkel von 90° zu ihrernormalen Position im Halter platzieren.• Eine Spule so in den Röhrenhalter einsetzen,dass der Leuchtschirm von ihr umschlossenist. Alternativ kann die Spule auchin einem Stativ aufgebaut werden (siehe Fig.2).• Beschaltung der Röhre gemäß Fig. 6 vornehmen.-A ZFig. 2 Aufbau der Spule (links: im Röhrenhalter,rechts: in Stativmaterial)• Anodenspannung U A auf max. 60 V einstellen(Plattenspannung U P = 0 V).• Spulenstrom I H langsam erhöhen.Mit nur einem axialen Vektor der Geschwindigkeitv a wird die axiale Nicht-Linearität desStrahls korrigiert und fällt mit der der wahrenAchse des Felds zusammen.• Mit einem Filzstift die Lage des Strahls markieren.• I H auf 1,5 A einstellen, U P langsam erhöhen,so dass ein zweiter Geschwindigkeitsvektorv p auf den Strahl wirkt.• Den Elektronenstrahl durch die Spule hindurchbeobachten.Der Strahlengang wird in eine Helix umgeformt.-Der Strahl geht dabei nicht um die Feldachse,sondern kehrt jeweils nach jeder Schleife dorthinzurück.• Feld B durch Umpolung der Helmholtzspuleumkehren und den Strahl beobachten.• Anodenspannung verändern und Auswirkungauf die Helix beobachten, wieder auf60 V zurückkehren.Fig. 3 Helix des abgelenkten Strahls6. Fehlerquote der Ergebnisse1. Der kreisförmige Strahl in Experiment 5.2 istsichtbar durch Photonenemission. Diese Energiegeht verloren und wird nicht ersetzt. Ausdiesem Grund tendiert der Strahl zu einem spiralförmigenVerlauf statt einer Kreisbahn zufolgen. Bei einem festen Radius R und einerwirklichen Kreisbahn ist U A /I H ² größer als gemessenund deshalb ist der Fehler bei der Bestimmungvon e/m immer auf der negativenSeite. Trotzdem lassen sich Ergebnisse erzielen,die innerhalb 20% genau sind.2. Bei Experimenten mit halbkreisförmig abgelenktenStrahlen wie in Experiment 5.1 werdenErgebnisse erzielt, die größer sind als der Literaturwert.Die Punkte A und E, zu denen derStrahl abgelenkt wird, liegen außerhalb derhomogenen Region der Helmholtzspulen. Dortnimmt die Flussdichte ab. Bei einem bestimmtenRadius R und einem homogenen Feld istU A /I H ² kleiner als gemessen und deshalb ist derFehler bei der Bestimmung von e/m immer aufder positiven Seite. Trotzdem lassen sich Ergebnisseerzielen, die innerhalb 20% genausind.7. Anmerkungen1. Begrenzung des Anodenstroms: Zur Vermeidungvon zu starkem Beschuss mit positivenIonen auf die Elektronen emittierenden Chemikaliender Kathode sollte der Anodenstromwann immer möglich auf 20 mA begrenzt sein.Höhere Ströme sind für kurze Zeit tolerierbar,über längere Zeit jedoch verkürzen sie jedochdie normale Lebenszeit der Röhre.4