Lading-massa verhouding elektron

Onderzoekscompetenties 6de jaar
Werkschema e/m bepaling elektron
Inleidende atoomfysica, werken met eletronenbuis
1. Algemene lesgegevens
De bedoeling van deze reeks lessen is om de lading-massaverhouding te bepalen van een elektron. Dit
doen we door gebruik te maken van een oude oscilloscoop.
2. Lesverloop
Agenda leerlingen: Bepalen lading-massaverhouding van elektron.
Beschrijving experiment:
Een osciloscoop is een toestel om snel varrierende spanningen op te meten en zichtbaar te maken. In de
normale modus wordt de spanning verticaal voorgesteld in functie van de tijd, die horizontaal wordt
weergegeven. Het beeld wordt gevormd door een elektronenbuis.
Hieronder kan je een schets vinden van een elektronenbuis voor een oscilloscoop.
De verwarmingsweerstand weekt elektronen los die door het elektrisch veld tussen kathode (-) en de
anode(+) versneld worden. In feite zijn er meerdere anodes om de intensiteit te regelen en om focusering
toe te laten. De elektronen bewegen nu aan een vaste snelheid naar rechts. Verderop liggen Y- of X- platen.
Door hier een spanning aan te leggen kan de straal van richting veranderen. De Y-platen kunnen de straal
zo verticaal beïnvloeden, terwijl de X-platen het horizontale gedeelte voor hun rekening nemen. Als de
elektronen ten slotte het scherm treffen geven ze hun kinetsche energie af in de vorm van licht.
In ons experiment zetten we de oscilloscoop in XY-modus, zodat we één rechte straal krijgen die in het
midden van het scherm terecht komt. De snelheid van de bewegende De snelheid van de bewegende
elektronen wordt bepaald door de versnelspanning tussen kathode en anode. Voor ons toestel is deze
versnelspanning 1920V.
(1)
Wanneer we nu een magnetisch veld aanbrengen, zullen de elektronen een cirkelvormige baan gaan volgen
en zal het lichtgevend punt op het scherm opschuiven. De mate van de ombuiging is afhankelijk van de
lading en de massa van het elektron.
(2)
Gegevens:
Doorlopen afstand:
Helmholtzspoelen: afstand tussen de spoelen
, diameter
, aantal windingen/spoel
.
Versnelspanning:
Opdracht:
1. Meet met een Hallsensor de grootte van de magnetische inductie ter hoogte van de elektronenbuis
in functie van de stroom door de spoelen.
2. Zoek een formule die een verband legt tussen de horizontale & verticale verplaatsing (
) en de
straal van de beweging ( ).
3. Toon aan dat de lading-massaverhouding gelijk is aan:
4. Meet de e/m verhouding.
5. Vergelijk met de theoretische waarde. Welke factoren kunnen de resultaten laten afwijken?
6. Hoe ging J.J. Thomson te werk om deze verhouding te bepalen?
3. Verwerking
Verslag maken met beschrijving experiment, metingen en verwerking van de meetresultaten.