Elektronenstrahl wird auf Graphitfolie geschossen

Vanwinner · Gast

Hi!
Letztens im Physikunterricht ist unser Lehrer in Erklärungsnot geraten und er meinte dass es schwer sei zu verstehen/erklären. Es drehte sich um folgendes:

1. Was genau ist Impuls ? Wie kann man sich das vorstellen ? Das es m * v ist, ist schon klar. Impuls kann ja nicht Energie sein, denn Ekin = m * v². Hat jemand eine möglichste einfach treffende Erklärung ?

2. Wie haben den Versuch mit dem Elektronenstrahl der auf eine Graphitfolie geschossen wird und dann ringförmige Inteferenzmuster auf dem Schirm abgebildet wird behandelt. Hier gabs Probleme bei der Vorstellung wieso sich diese kreisförmigen Muster bildeten. Es war schwer sich das mit den Atomgittern vorzustellen. Hat einer von euch vllt eine gute Erklärung dafür ?

Ich danke im Vorraus smile

MrPSI · Gast

Also 1. ist leicht zu beantworten:

Impuls ist eigentlich als eine Kraftwirkung über einen Zeitraum t definiert.
Als Formel ergibt das p=F*t (der Impuls wird umso größer je länger die Krafteinwirkung auf ein Objekt dauert und je größer die Krafteinwirkung selbst ist). Anstatt F wird nun eine Formel eingesetzt:
p=m*a*t und weiter umgeformt ergibt das m*v.

Ich hoffe es ist verständlich.

Von 2. habe ich ehrlich gesagt keine Ahnung, bin noch nicht so weit gekommen.
Aber wenn du ein Bild vom Interferenzmuster postest und sagst ob es sich hier um Transversal- oder Longitudinalwellen handelt, kommt man vielleicht mit etwas Logik drauf.
Könnte aber auch daran liegen, dass das Elektron Welleneigenschaften hat. Big Laugh

(Wenn mein keine Ahnung hat, sollte da man nicht lieber die Finger von der Tastatur lassen grübelnd

....mmhhh ich glaub ich sollte ins Bett).

mfg MrPSI

P.S.: Kann mir jemand verraten, wieso das Latex nicht mehr funzt?
Anstatt der Formeln kommt immer die Meldung "dvipng nicht gefunden".

dachdecker2

Wenn der Elektronenstrahl durch eine Lochblende geschickt wird, bildet sich ein kreisförmiges interferenzmuster aus. Die Radiuen der Interferenzkreise hängen dabei von der Wellenlänge (und damit vom Impuls der Elektronen) und vom Radius des Lochs in der Blende ab.

Vanwinner · Gast

danke schon mal !
Also das mit dem Impuls kann ich mir nu besser vorstellen.
Bei dem Elektronenstahl geht er mir mehr darum was in den Graphitatomschichten passiert dass sich ein ring bildet.
vllt kann ja jemand das gut erklären smile

[/img]

123 · Gast

Es könnte ja sein, dass die Elektronen beim Auftrefen auf der Graphitfolie durch ihre elektrostatischen Kräfte und durch die Geschwindigkeit die umherstehenden Atome in Schwingungen versetzt, die sich durch Bindung der Atome fortpflanzt.

dachdecker2

Das Interferenzmuster steckt im Strahl selbst, hervorgerufen wird es von der Lochblende. Mit dem Schirm (hier aus Grahpit) macht man es nur sichtbar.

An den Rändern der Lochblende tritt Beugung auf und die Wellen, die an gegenüberliegenden Rändern durch das Loch gehen (etwa oben und unten oder links und rechts) interferieren miteinander und erzeugen das Interferenzmuster. Daran dass ein Interferenzmuster entsteht, kann man sehen, dass auch Elektronen (wie Photonen auch) einen Wellencharakter haben. Jedes Objekt hat Teilchen und Welleneigenschaften, nur dass das eine sofort erkennbar ist (etwa die Teilcheneigenschaften der Elektronen) und sich das andere (die Welleneigenschaften der Elektronen) etwas versteckt.

Bruce · Anmeldungsdatum: 20.07.2004 Beiträge: 537

Zur Elektronenstreuung:

In der Graphitschicht werden die auftreffenden Elektronen durch die
elektrostatische Wechselwirkung mit den Atomen gestreut, d.h. in eine
andere Richtung abgelenkt. Um die Elektronenstreuung an Atomen physikalisch
korrekt zu beschreiben, muß man ihre Wahrscheinlichkeitswellen im Rahmen der
Quantenmechanik berechnen. Die genauen Details dieser Rechnungen würden hier
zu weit führen. Es zeigt sich jedoch, daß man für Amplitude und Phase der
gestreuten Wahrscheinlichkeitswellen qualitativ zu dem gleichen Ergebnis
kommt, wie im Fall der Streuung von Licht oder Röntgenstrahlung.

Die Ringe auf dem Beobachtungsschirm können als Beugungseffekt gedeutet werden,
ähnlich wie bei der Streuung von Röntgenstrahlung an einer polykristallinen Probe
(Debye-Scherrer Verfahren). Die Graphitfolie setzt sich aus vielen kleinen, reglos
orientierten Kristallitten zusammen, die jeweils die einlaufenden Wahrscheinlich-
keitswellen der Elektronen in Richtung des Glanzwinkels eines Braggschen Röntgen-
spektrographen reflektieren. Die Richtungen der reflektierten Wellen liegen auf
Kreiskegeln, deren gemeinsame Symmetrieachse die Richtung des auf die Graphitfolie
treffenden Elektronenstrahls bildet. Stellt man einen Beobachtungsschirm hinter der
Folie senkrecht zum einfallenden Elektronenstrahl auf, so erhält man kreisförmige
Beugungsmaxima, da die Schnittfläche des Schirms mit dem Beugungskegel der Kristallite
einen Kreis ergibt.

Genaueres zum Debye-Scherrer Verfahren und zur Elektronenbeugung findet ihr z.B. in

Bergmann Schäfer
Lehrbuch der Experimentalphysik
Band 3 Optik
(ich habe in der 8. Auflage von 1987 nachgeschlagen)

Gruß von Bruce