Wienfilter

Mit dem Wien'schen Geschwindigkeitsfilter lassen sich aus einem Strahl gleich geladener gleichartiger Teilchen (in diesem Fall Elektronen) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten alle Partikel gleicher Geschwindigkeit herausfiltern.

Damit ein Elektron geradlinig durch die Anordnung kommt, muss ein Kräftegleichgewicht zwischen der Lorentzkraft und der durch das elektrische Feld auf das Elektron wirkenden Kraft herrschen, also F_L = F_E. Die bekannte Geschwindigkeitsformel lässt sich aus diesem Kräftegleichgewicht herleiten. Man kann also durch entsprechende Auswahl von E und B jede beliebige Geschwindigkeit einstellen.

Ist ein Elektron langsamer, wirkt die Kraft des elektrischen Feldes stärker als die Lorentzkraft. Dann wird das Elektron in Richtung der positiven Platte beschleunigt und verfehlt deswegen die Blende.

Ist dagegen ein Elektron zu schnell, wirkt die Lorentzkraft stärker und lenkt das Elektron entsprechend der Drei-Finger-Regel ab. Auch dann verfehlt das Elektron die Blende.

Applet

Ihre Laufzeitumgebung muss Version 1.5 oder später unterstützen.

Beschreibung

Der Elektronenstrahl besteht aus Elektronen mit zufälligen Geschwindigkeiten zwischen 0,01 c und 0,10 c in feinen Abstufungen. Eine ungefähre Geschwindigkeitsverteilung gibt die gelbe Grafik links unten wieder. Die rote Grafik davor zeigt die Zahl der herausgefilterten Elektronen.

Über die beiden Regler lässt sich der Filter einstellen. Dabei ergibt sich die Geschwindigkeit nach der bekannten Formel aus den Stärken von magnetischem und elektrischem Feld.