Elektronenbeugung
In einer modernen Elektronenbeugungsröhre (links im Bild) wird ein Elektronenstrahl auf eine dünne Graphitfolie gerichtet, die hier ungefähr in der Mitte der Glaskugel zu erahnen ist. Die Strahlerzeugung entspricht der in einer Braunschen Röhre, allerdings ist die Beschleunigungsspannung größer, z.B. 2,5kV. Auf einem Leuchtschirm erkennt man einige konzentrische helle und dunkle Ringe. Wenn man die Beschleunigungsspannung vergrößert und damit die Geschwindigkeit und den Impuls der Elektronen vergrößert, ziehen sich die Ringe zusammen, ganz so, wie es nach de Broglies Gleichung
λ = h / p zu erwarten ist.
Die Ringe entstehen durch Interferenz. So wie Licht beim Durchgang durch ein Strichgitter Interferenzmuster zeigt, interferieren Elektronen beim Durchgang durch das Kristallgitter des Graphit. Die Entstehung von Ringen statt von Punkten kann man sich so erklären: Die Graphitfolie besteht aus sehr vielen, unregelmäßig angeordneten kleinen Kristallen. Der Elektronstrahl trifft viele dieser Kristalle. Jedes einzelne erzeugt ein Punktmuster wie das eines Beugungsgitters. Es besteht aus einem zentralen hellen Bereich (Maximum nullter Ordnung) und daran links und rechts anschließend den weiteren Maxima. Die regellose Anordnung der Minikristalle lässt diese Beugungsbilder um die Strahlachse rotieren, so dass aus vielen einzelnen Punkten die Ringe entstehen.
Aufgabe 1: Welche "Wellenlänge" haben Elektronen, die in einer Braunschen Röhre mit 250V Beschleunigungsspannung erzeugt werden? Welche Wellenlänge hat ein Tischtennisball? (Daten schätzen!)
Aufgabe 2: Warum werden die Kreis auf den Bildschirm kleiner, wenn die Spannung erhöht wird?
Aufbauhinweise
