4. Abschnitt: Ablenkung von Ionen

Die Flugbahn eines positiv geladenen Ions ist als blaue Kurve in der folgenden Abbildung dargestellt ebenso wie die Ablenkung s_y, die am Ende der Flugstrecke im Kondensator mit dem Plattenabstand d_y als Pfeil angegeben ist.

Bildquelle: Rolf Piffer, CC-BY-SA 4.0

Die dafür benötigte  Flugzeit Δt lässt sich bei bekannter Länge l der Kondensatorplatten berechnen als:

   Δt = l /v_x

wobei v_x die Geschwindigkeit des Ions in x-Richtung ist. 

a) Die Geschwindigkeit in y-Richtung

Setzt man die Flugzeit Δt und die Beschleunigung y-Richtung in die Gleichung für v_y  = a_y•Δt  ein, so ergibt sich:

   v_y = q•U_y /(m_q•d_y) • l / v_x         

Die Geschwindigkeit in x-Richtung wird durch die vorherige Beschleunigung der Ionen mit der Spannung U_B bestimmt. Damit ergibt sich das Quadrat der y-Geschwindigkeit  am Ende des Kondensators: 

   v_y² = U_y²/d_y² · q /( 2·m_q•U_Bx )• l²  

b) Die Ablenkung am Ende des Kondensators 

Diese ergibt sich mit der Spannung U_y am Ablenkkondensator, dem Plattenabstand des Ablenkkondensators d_y und der Spannung U_B, mit der die Ionen vorher auf ihre Geschwindigkeit in x-Richtung gebracht wurden schließlich zu:

    s_y = ¼ · U_y / (U_B · d_y ) · l² 

Die genaue Herleitung finden Sie im Kapitel "Die Ablenkung am Ende des Plattenkondensators - Herleitung".

Eine Simulation der Bewegung von Elektronen in einem Ablenkkondensator verdeutlicht noch einmal diese Zusammenhänge. Gehen Sie dazu zur Datei: "Simulation: Elektronenablenkröhre" unmittelbar nach dieser Lektion.