503 - Spezifische Ladung e/m des Elektrons

Eine grundlegende Methode zur Bestimmung der Masse des Elektrons besteht darin, die Ablenkung von Elektronenstrahlen im magnetischen Feld zu messen.

Die Freisetzung der Elektronen erfolgt durch Glühemission in einem evakuierten Glaskolben mit geringem Restgasanteil (Argon). Zwischen Katode und ringförmiger Anode werden die Elektronen durch einer Spannung von einigen hundert Volt beschleunigt. Durch Stoßanregung der Restgasatome wird der Elektronenstrahl sichtbar. Die dabei entstehenden positiven Ionen führen zu einer Bündelung des Strahls - daher auch die Bezeichnung Fadenstrahl. Senkrecht zur Ausbreitungsrichtung wird durch ein Helmholtzspulenpaar ein homogenes Magnetfeld erzeugt, welches den Fadenstrahl durch die Lorentzkraft auf eine Kreisbahn zwingt.

Aus den Meßgrößen Beschleunigungsspannung U, Magnetfeldstärke B und Bahnradius r läßt sich die sogenannte spezifische Ladung e/m_e, d.h. der Quotient aus Ladung und Masse, mit Hilfe der einfachen Gleichung

e/m_e = 2U / B² r ²

berechnen, woraus sich bei Kenntnis der Elementarladung e (Millikan-Versuch) die Elektronenmasse m_e bestimmen läßt.