Elektronenbeugung
Die Elektronenbeugungsröhre
Elektronen kennst du als geladene Teilchen, die man mit einer Spannung beschleunigt. Die Elektronenbeugungsröhre zeigt eine ganz andere Seite.
- Aufbau:Glühkathode, Beschleunigungsspannung \(U\) (einige kV), dünne Graphitfolie, Leuchtschirm.
- Beobachtung:auf dem Schirm erscheinen konzentrische Ringe statt eines einzelnen Flecks.
- Graphit als Gitter:die regelmäßig angeordneten Kohlenstoffatome wirken wie ein Gitter.
- Ringe = Interferenz:scharfe Maxima und Minima entstehen nur durch Beugung und Interferenz — ein Wellenphänomen.
- Materiewelle:Elektronen (Materie!) verhalten sich hier wie eine Welle mit einer Wellenlänge \(\lambda\).
Die Beugungsringe schrumpfen mit steigender Beschleunigungsspannung — schnellere Elektronen haben eine kleinere Wellenlänge. Das beweist: Elektronen verhalten sich wie Wellen.
Was die Ringe verraten
- Wie beim Gitter:kleine Winkel → Ablenkung und damit Ringradius proportional zur Wellenlänge: \(r\sim\lambda\).
- Messung:vierfache Spannung → halber Radius. Also \(r\sim\tfrac{1}{\sqrt{U}}\).
- Folgerung:schnellere Elektronen haben eine kleinere Wellenlänge — warum genau mit \(\sqrt{U}\), klärt sich später.
Ringradius und Spannung:
\(r\sim\lambda\sim\dfrac{1}{\sqrt{U}}\)
Elektronenbeugung: Elektronen auf einer dünnen Graphitfolie erzeugen auf dem Schirm konzentrische Ringe statt eines Flecks. Graphit wirkt als Gitter; die Ringe entstehen durch Beugung und Interferenz, also sind Elektronen eine Materiewelle.
Spannung: Vierfache Spannung ergibt halben Radius; schnellere Elektronen haben eine kleinere Wellenlänge.
Allgemeine Hinweise
Ringe = Welle
Scharfe Beugungsringe gibt es nur durch Interferenz.
Wurzel
\(r\sim 1/\sqrt{U}\): vierfache Spannung halbiert r.
Materiewelle
Auch Elektronen (Materie) zeigen Wellenverhalten.