e/m-Bestimmung im longitudinalen Magnetfeld (13)

e/m-Bestimmung im longitudinalen Magnetfeld (13)
1)
Für die Feldspule I sind die inneren magnetischen Feldstärken für Ströme bis 6 A zu
berechnen.
2)
Bestimmung der spezifischen Ladung: Für fünf verschiedene Beschleunigungsspannungen
(maximal 1,3 kV) sind alle Minima des Strahlquerschnitts auf dem Fluoreszenzschirm der
Braunschen Röhre zu erfassen. Der Einfluss der Wehnelt-Spannung auf das Messergebnis
ist zu prüfen und evtl. zu begründen.
3)
Man bestimme die Korrektur für den Austrittswinkel und die größte relativistische
Korrektur zur Bestimmung von (e/m).
4)
Wir korrigieren den systematischen Fehler in einem sonst analogen System II: Im
Strahlrohr II entwirft ein elektrostatisches Linsensystem (A1; A2) ein Bild der Katode
zwischen den Platten eines Kondensators (zentraler Abstand zum Schirm: 13 cm). Durch
eine Rechteckspannung wird das Bild der (virtuellen) Katode verzerrt. Anschließend
entwirft ein geeignet einzustellendes Magnetfeld als Sammellinse mit der Brennweite f =
2πmv / [eB] ein scharfes Bild der virtuellen Katode auf dem Leuchtschirm. Katodenheizung: 6,3 V; Scheibenelektrode A1: U(A1) < 60 V; U(A2) < 350 V (magnetische
Flussdichte s. Anlage).
5)
Mit der Erhöhung der Stromstärke für die Magnetlinse wird eine Kreisbahn sichtbar. Aus
deren Durchmesser ist die mittlere Elektronengeschwindigkeit v(┴B) zu bestimmen und
zur Korrektur von v bzw. U(A2) in 4) zu verwenden.
6)
Aufgabe ZA-13 (Zyklotron)
Hinweise: Der 380 kΩ-Drehknopf des Spannungsteilers ist am Linksanschlag zu belassen. Die
Regelung der Beschleunigungsspannung erfolgt über die Grob- und Feinregler am Hochspannungsgerät.
Spulendaten: 2×ri=152,3 mm; 2×ra=157,3 mm;
(I)
Windungszahl: n=1102Spulenlänge: LS=60 cm
(II)
2×ri=155 mm; 2×ra=163 mm; Windungszahl: n=1144 (4 Lagen), LS=31 cm
B [mT] = 3,237 × IM [A] für x = 0 (Spule II)
Literatur:
Busch: Physikalische Zeitschrift 23 (1922) 438
Dietzmann: Wiss. Zeitschrift Uni Leipzig 4 (1954) 163
Grimsehl: Physik 2, 4
Westphal: Physik
Hering, Martin, Stohrer: Physik für Ingenieure
Beljankin: Physikalisches Praktikum
Walcher: Praktikum der Physik
Paus: Physik
Böhm, Scharmann: Höhere Experimentalphysik