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Versuche

WIENsches Geschwindigkeitsfilter

Wilhelm WIEN (1864 - 1928)
unbekannter Autor [Public domain], via Wikimedia Commons

Von Wilhelm WIEN (1864 - 1928) stammt der Vorschlag für ein Geschwindigkeitsfilter, welches nur geladene Teilchen einer bestimmten Geschwindigkeit passieren lässt.

Die unten gezeigte Simulation entspricht dem folgenden Versuchsaufbau: Elektronen treten nach der Beschleunigung durch eine Beschleunigungsspannung \({{U_{\rm{B}}}}\) in einer "Elektronenkanone" mit der Geschwindigkeit \(v_0 = \sqrt {\frac{{2 \cdot e \cdot {U_{\rm{B}}}}}{{{m_e}}}} \) in einen Bereich ein, in dem sowohl ein homogenes Elektrisches Feld eines Plattenkondensators mit dem Plattenabstand \(d\), an dem eine Spannung \({{U_{\rm{K}}}}\) anliegt, als auch ein homogenes Magnetisches Feld in der Mittelebene eines HELMHOLTZ-Spulenpaares mit dem Spulenradius \(R\) und der Windungszahl \(N\), durch das ein Strom der Stärke \({{I_{\rm{S}}}}\) fließt, wirken. Dabei stehen die Feldlinien dieser beiden Felder in diesem Bereich senkrecht zueinander und die Elektronen treten so in diesen Bereich ein, dass ihr Geschwindigkeitsvektor beim Eintritt sowohl senkrecht zu den Elektrischen als auch zu den Magnetischen Feldlinien steht.

Die entsprechende Schaltung von Elektronenkanone, Ablenkkondensator, HELMHOLTZ-Spulenpaar, Elektrischen Quellen und Messgeräten sieht folgendermaßen aus:

Heizspannung
UH
Beschleunigungsspannung
UB
Kondensatorspannung
UK
Spulenstrom
IS
HTML5-Canvas nicht unterstützt!
Abb. 3