HTA Chur: Telecom: Physik: Praktikum
Es soll die Elementarladung bestimmt werden.
Hinter dem Experiment von Millikan verbirgt sich die Ueberlegung, dass die Ladung eines jeden geladenen Körpers ein ganzzahliges Vielfaches einer sogenannten Elementarladung sei.
Es werden die Ladungen von Oeltröpfchen bestimmt, um daraus die Elementarladung zu erhalten. Das Experiment von Millkan benützt zur Ladungsbestimmung die Schwebemethode, d.h. ein geladenes Oeltröpfchen kommt zum Schweben, wenn eine elektrische Kraft der Gewichtskraft das Gleichgewicht hält. Durch Fallenlassen des Oeltröpfchens kann auf sein Gewicht geschlossen werden, da wegen der kleinen Dimension des Tröpfchens geometrische Methoden der Volumsbestimmung versagen.
Theorie:
Elektrostatik, Kräfte, Gleichgewicht, gleichförmige Bewegung
Literatur:
Lehrbuch: Physikalisches Praktikum: Walcher S. 281 ff.
Geräte:
Millikangerät mit Millikankammer,
Mikroskop und Beleuchtung
Netzgerät mit Voltmeter (stufenlos 0 - 600V=)
elektrische Stopuhr (Steinegger)
Aus der Ablenkung eines Elektronensrahls im Magnetfeld soll die Masse des Elektrons bestimmt werden.
Die Elementarladung ist vom Milikanversuch her bekannt. Wird ein Elektronenstrahl im homogenen Magnetfeld zu einem Kreis gebogen, wirkt die Lorentzkraft als Zentripetalkraft. Aus der Beschleunigungsspannung, der magnetischen Induktion B und dem Kreisradius kann die Elektronenmasse bestimmt werden.
Das Magnetfeld wird durch ein Helmholtz-Spulenpaar erzeugt. Es handelt sich dabei um zwei Spulen von grossem Durchmesser, die im Abstand ihres Durchmessers voneinander aufgestellt sind. Durch diese Anordnung erhält man im Raum zwischen den Spulen praktisch ein homogenes Magnetfeld. Der Elektronenstrahl wird in einem sogenannten Fadenstrahlrohr erzeugt. Dies ist ein nicht vollständig evakuierter Glaskolben, in dem sich noch etwas Wasserstoff befindet. Dadurch werden die Elektronen bei Zusammenstössen mit den gasmolekülen diese anregen. Die bläuliche Leuchterscheinung entlang des Elektronenstrahls wird durch die spontane Energieabgabe der angeregten Gasmoleküle hervorgerufen.
Theorie:
Kreisbewegung, Strom und Magnetfeld, Kraft auf Ströme im Magnetfeld.
Literatur:
Physikalisches Praktikum: Ilberg S. 414 ff., Becker
Geräte:
1 Fadenstrahlrohr
1 Helmholtzspulenpaar mit Stativ
1 Netzgerät 0 - 300 V=; 6,3V~
1 Planspiegel
Das Anregungspotential von Quecksilberatomen ist durch Elektronenstoss zu bestimmen. Daraus kann dann das Verhältnis h/e berechnet werden
In einer mit Quecksilberdampf gefüllten Triode wird der Anodenstrom bei Erreichen von ganz bestimmten Anodenspannungswerten plötzlich absinken, weil in diesem Fall die zur Anode fliegenden Elektronen gerade jene Energie besitzen, welche nötig ist, um eine Quecksilberatom anzuregen. Die Elektronen geben ihre kinetische Energie an die Quecksiberatome ab. Dadurch wird aber der Elektronenfluss, also der Anodenstrom vermindert.
Damit Quecksilberatome angeregt werden können, muss das Quecksilber gasförmig sein (Quecksilberdampf). Im Experiment wird dies bei einer Temperatur von ca 200øC erreicht. Bei der Aufnahme der Strom-Spannungs-Kurve erhält man mehrere Stromminima, weil bei höheren Spannungen der Anregungsprozess durch ein Elektron mehrmals stattfinden kann.
Theorie:
Elektrizitätsleitung in Gasen und im Vakuum, Grundlagen der Atomphysik,
Literatur:
Lehrbuch: Metzler S. 387 ff., Westphal S. 597 ff., Stuart S. 332 ff., Hering
S. 519 ff. Physikalisches Praktikum: Becker S. 164 ff., Ilberg S. 418 ff.,
Geräte:
1 Franck-Hertz-Rohr mit Ofen
1 Vorschaltgerät zum Franck-Hertz-Rohr (Phywe 09086.01)
1 Messverstärker 1 xy-Schreiber
1 Stromquelle 0-12V=
1 Stromquelle 0-60V=
1 Stromquelle 6,3V~
1 Schalter
1 Thermometer -10 bis +250°C
Es sollen Strahlungsmessungen mit einem Geiger-Müller-Zählrohr ausgeführt werden. Konkret werden der Nulleffekt und die Reichweite von a-Teilchen in Luft bestimmt.
Mit dem Geiger-Müller-Zählrohr wird jeweils der Durchgang eines jonisierenden Strahls durch das Zählrohr registriert. Das Zählwerk zeigt die Summe der Ereignisse an. Es kann damit die Zählrate in einem bestimmten Zeitabschnitt gemessen werden. Die Reichweite von a-Strahlung wird aufgrund der unterschiedlichen Absorption dieser Strahlen in Materie bestimmt.
Das vorhandene Zählrohr kann b- und g-Strahlung, und durch das Glimmerfenster an der Front auch a-Strahlung messen.
Theorie:
Radioaktivität, Ionisation von Gasen, Elektrizitätsleitung in
Gasen
Literatur:
Lehrbuch: Metzler S. 464 ff. Physikalisches Praktikum: Becker S. 173 ff.,
Walcher S. 326 ff.
Geräte:
1 Geiger-Müller-Zählrohr (Steinegger)
1 Multifunktionszähler MFZG mit Zählrohreinsatz
1 Grossanzeige (Steinegger)
1 Satz radioaktiver Präparate (22Na, 60Co, 241Am,
90Sr, Mischstrahler)
Es sollen Strahlungsmessungen mit einem Geiger-Müller-Zählrohr ausgeführt werden. Konkret werden der Nulleffekt bestimmt. Das Absorptionsgesetz für b- und g-Strahlung wird experimentell gewonnen.
Mit dem Geiger-Müller-Zählrohr wird jeweils der Durchgang eines jonisierenden Strahls durch das Zählrohr registriert. Das Zählwerk zeigt die Summe der Ereignisse an. Es kann damit die Zählrate in einem bestimmten Zeitabschnitt gemessen werden. Die Absorptionsgesetze für b- und g-Strahlung werden aufgrund der unterschiedlichen Absorption dieser Strahlen in Materie bestimmt.
Das vorhandene Zäählrohr kann b- und g-Strahlung, und durch das Glimmerfenster an der Front auch a-Strahlung messen.
Theorie:
Radioaktivität, Ionisation von Gasen, Elektrizitätsleitung in
Gasen
Literatur:
Lehrbuch: Metzler S. 464 ff. Physikalisches Praktikum: Becker S. 173 ff.,
Walcher S. 326 ff.
Geräte:
1 Geiger-Müller-Zählrohr (Steinegger)
1 Multifunktionszähler MFZG mit Zählrohreinsatz
1 Grossanzeige (Steinegger)
1 Satz radioaktiver Präparate (22Na, 60Co, 241Am,
90Sr, Mischstrahler)