Elektronenflug im Feld

Nachdem ein Elektron von der Glühwendel abgedampft wurde (Glühelektrischer Effekt), wird dieses in der Beschleunigeranordnung zur durchbohrten Anode hin beschleunigt und gelangt schließlich in das magnetische Feld des Helmholtz-Spulenpaares. Damit der Anteil der von der Anode "geschluckten" Elektronen minimiert wird, kann der Wehnelt-Zylinder zugeschaltet werden. Dieser konzentriert den Elektronenstrahl wegen seiner negativen Ladung auf das Loch der Anode.

Befindet sich nun ein Elektron im magnetischen Feld des Spulenpaares, dann wird es senkrecht zu seiner Flugbahn durch die Lorentzkraft beeinflusst und damit beschleunigt. Im Unterschied zu einem echten Fadenstrahlrohr befindet sich in diesem Applet die Beschleunigeranordnung außerhalb des Feldes, es findet also nur eine Bewegung auf einem Halbkreis statt. Nach einem durch diese Abänderung vom Realversuch möglichen Verlassen des Feldes fällt diese Beschleunigung wieder weg und das Elektron fliegt geradlinig weiter.

Auf der Kreisbahn wirkt ein Kräftegleichgewicht zwischen der vom Magnetfeld erzeugten Lorentzkraft und der Zentrifugalkraft.

Das hier gezeigte Phänomen kommt vielfältig auf verschiedenste Weise zur Anwendung, so zum Beispiel in Fernsehern und CRT-Computerbildschirmen zur Ablenkung des Elektronenstrahls. Ansonsten wird die Ablenkung im Magnetfeld oft zusammen mit der Ablenkung im elektrischen Feld zur Beeinflussung von Mikroteilchen benutzt, so beispielsweise beim Halleffekt oder im Wienschen Geschwindigkeitsfilter.

Applet

Ihre Laufzeitumgebung muss Version 1.5 oder später unterstützen.

Beschreibung

Über den ersten Regler lässt sich die Heizspannung regeln. Elektronen werden bei mehr als 50 % der maximalen Heizspannung abgedampft.

Im zweiten Teil des Menüs können die Beschleunigungsparameter eingestellt werden. Über den Regler kann die Beschleunigungsspannung gesteuert werden. Mit der Checkbox wird der Wehnelt-Zylinder zu- und abgeschaltet.

Die Einstellungen der Ablenkanordnung können im dritten Menüteil manipuliert werden. Das Ablenkfeld wird von einem virtuellen Helmholtz-Spulenpaar erzeugt. Die Parameter dieser Anordnung können über die drei Regler gesteuert werden.

Die rote Kurve zeigt die relativistische Idealflugbahn, die gelbe die traditionell berechnete. Bei hohen Elektronengeschwindigkeiten wird eine deutliche Abweichung sichtbar.

In extremen Einstellungen können die Elektronen von den Idealbahnen abweichen, da zu Gunsten der Programmgeschwindigkeit mit beschränkter Genauigkeit gerechnet wird.