Fadenstrahlrohr

Mit dem Fadenstrahlrohr-Versuch kann in der Physik bewiesen werden, dass auf bewegte Ladungsträger, in unserem Fall Elektronen, die so genannte Lorentzkraft wirkt. Der Versuchsaufbau sieht folgendermaßen aus. In der Mitte eines Helmholtzspulenpaares befindet sich ein Glaskobeln , der eine geringe Menge Wasserstoffgas enthält. Im Glaskobeln (Abb.1), befindet sich zudem noch eine Glühkathode und eine Anode, welche ein kleines Loch in der Mitte hat. Nun kann der Versuch beginnen. Zuerst wird die Kathode erhitzt, sodass Elektronen emitieren (Glüh-elektrischer-Effekt), welche dann von der positiv geladenen Anode angezogen und somit beschleunigt werden. Da sich die Elektronen zudem in einem Magnetfeld befinden, wirkt nun eine Kraft auf sie, nämlich die Lorentzkraft. Die Lorentzkraft ruft im Magnetfeld die Zentralkraft hervor, sodass die Elektronen auf eine Kreisbahn gezwungen werden. Dadurch, dass der Kolben mit Wasserstoffgas gefüllt ist, kann man die Kreisbahn der Elektronen sehr gut beobachten, da diese mit dem Gas reagieren, wodurch bläuliches Licht entsteht. Somit lässt sich aus den gegebenen Kräften eine Formel herleiten, welche zur Berechnung aller wichtigen Größen dieses Versuches dient. \begin{align*} F_L&=F_Z\\ B\cdot e\cdot v&=\frac{m\cdot v^2}{r}\\ B\cdot e&=\frac{m\cdot v}{r}\\ r&=\frac{m\cdot v}{B\cdot e} \end{align*}