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Versuche

Versuch von MÖLLENSTEDT und DÜKER

1955 führten Gottfried MÖLLENSTEDT (1912 - 1997) und Heinrich DÜKER (1923 – 1985) in Tübingen einen Versuch durch, bei dem sie einen Elektronenstrahl aus einer nahezu punktförmigen Quelle auf einen dünnen vergoldeten Quarzfaden (d = 2 µm) lenkten und dahinter das Beugungsmuster betrachteten. An der Schattengrenze des Fadens waren die sonst auch bei Licht beobachtbaren Beugungsmuster erkennbar (oberes Bild).

Lud man den Faden positiv (unteres Bild), so wurden die Elektronen durch das elektrische Feld zum Faden hin abgelenkt und es kam hinter dem Faden zu einer Zone, in die Elektronen von beiden Seiten des Fadens gelangten. In diesem Bereich traten Interferenzerscheinungen auf, die mit denen von Licht beim Biprismaversuch von FRESNEL vergleichbar waren.

Interferenz der Elektronen im Experiment

Abb. 3 Prinzip des Versuchs von MÖLLENSTEDT und DÜKER zur Herbeiführung der Interferenz von Elektronen

Die Animation in Abb. 3 zeigt noch einmal ausführlicher, wie die Interferenz der Elektronen herbeigeführt wurde.

Der Versuch von MÖLLENSTEDT und DÜKER war der erste Versuch, der zeigte, dass auch bei Elektronen - ohne durch Material mit einer regelmäßigen Struktur zu dringen - Interferenzerscheinungen auftreten können. Diese wichtige Arbeit wurde in der Zeitschrift der Physik Bd. 145 S377-397 (1956) veröffentlicht.

Eine weitere Darstellung des Experiments mit einer Gifanimation sowie die Weiterentwicklung des Experiments mit Fotos und Beschreibung der Bauteile findet man auch auf der Seite von G.Krenn des Atominstituts der Uni Wien.

Wenn Sie rechnerische Überlegungen zum Versuch anstellen wollen, dann gehen Sie zur entsprechenden Musteraufgabe.

Hier noch Aufnahmen aus der Originalarbeit:

Ist der Faden auf Erdpotenzial, so erhält man das folgende Beugungsbild der Materiewellen. Der Abstand d kennzeichnet dabei die geometrische Schattengrenze des 2 µm dicken, vergoldeten Quarzfadens. Ein analoges Beugungsbild würde man in einem optischen Versuch hinter einem dünnen Draht erhalten, der mit Licht von einem Spalt beleuchtet wird.

In der linken Bilderserie ist jeweils das Interferenzbild dargestellt, das sich mit zunehmendem Fadenpotential ergibt. Das erste Bild ist dasjenige (nur etwas vergrößert), das sich für den geerdeten Faden einstellt.



Von 0 V ausgehend wandern die beiden "Beugungsräume" aufeinander zu. Ab 4,0V kommt es zu deutlichen Biprisma-Interferenzen. Von 4,0V bis 7,0V wird die Biprisma-Interferenz immer breiter, die Streifenabstände verringern sich. Die beobachtete Interferenzebene wurde 2600-fach vergrößert.

 

Das rechte Bild zeigt schematisch den komplexen Aufbau des Versuchs.



Beachten Sie, dass Elektronenlinsen Elektrodenanordnungen sind und keine Linsen aus Glas.