1. Ein Elektron wird in einer Triode beschleunigt. In der Röhre
herrscht ein Vakuum.
a) Skizzieren Sie den prinzipiellen Aufbau dieser Röhre und erläutern
Sie die Funktionsweise.
b) Die Beschleunigungsspannung zwischen Elektronenquelle und Gitter sei
der zwischen Gitter und Auffangelektrode entgegen gerichtet
(Bremsspannung). Wie verhalten sich die Elektronen, wenn die
Bremsspannung kleiner, gleich oder größer der Beschleunigungsspannung
ist? Hinweis: Die Elektronen haben eine Trägheit!)
c) Berechnen Sie die Geschwindigkeit der Elektronen am Gitter und an
der Auffangelektrode wenn die Beschleunigungsspannung 70V und die
Bremsspannung 3V beträgt.
d) Berechnen Sie die Wellenlängen der Elektronen am Gitter. (Ansatz De
Broglie-Wellenlänge: p=m*v = h/λ)
e) Würde man an Stelle des Gitters eine Goldfolie (Gitterkonstante
g=408pm) verwenden, so würden die Elektronen gebeugt werden.
Berechnen Sie den Beugungswinkel α für die zweite
Beugungsordnung. (Ansatz: n*λ = g*sin(α) )
2. Die Elektrode wird mit Wasserstoffgas gefüllt.
a) Berechnen Sie die ersten drei Energieniveaus im Wasserstoff in eV.
b) Berechnen Sie alle denkbaren Übergangsenergien in eV.
c) Wie oft wird es zwischen der Elektronenquelle und dem Gitter zu einem
Zusammenstoß zwischen den Elektronen und dem Wasserstoffgas kommen? Begründen
Sie. Gehen Sie dabei aus, dass sich alle Elektronen im Grundzustand befinden.
d) Welche Restenergie haben die Elektronen, wenn sie das Gitter erreichen?
Können sie damit zur Auffangelektrode durchdringen?