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Ein­stel­lung der Ge­schwin­dig­keit

AB7 Ein­stel­lung der ge­nau­en Ge­schwin­dig­keit

Beschreibung

Ab­bil­dung 4: En­er­gie­ab­ga­be von Pro­to­nen ans Was­ser bei Ge­schwin­dig­kei­ten von 1,09·108 m/s (1), 1,17·108 m/s (2), 1,22·108 m/s (3) und 1,32·108 m/s (4). Quel­le: fi­gu­re 6 leicht ver­än­dert aus: Wayne D New­hau­ser and Rui Zhang: iop­sci­ence.​iop.​org/​ar­ti­cle/​10.​1088/​0031-​9155/​60/​8/​R155/​pdf ( CC-BY 3. 0)

Um nicht ge­sun­des Ge­we­be zu zer­stö­ren, müs­sen die Ionen eine genau de­fi­nier­te Ge­schwin­dig­keit haben, damit sie nur in der vor­ge­se­he­nen Ge­we­be­tie­fe ihre En­er­gie an die Zel­len ab­ge­ben.
Daher ist es not­wen­dig, die Ge­schwin­dig­keit der Ionen noch vor der Ab­len­kung genau ein­zu­stel­len.

Auf­ga­ben:

  • Be­schrei­ben Sie den Zu­sam­men­hang von der „Ein­dring­tie­fe“ der Pro­to­nen und deren Ge­schwin­dig­keit.
  • Er­mit­teln Sie nä­he­rungs­wei­se mit den Daten aus der Abb. 4 die Ge­schwin­dig­keit von Pro­to­nen, die eine Ein­dring­tie­fe von 25 cm haben sol­len.  
  • Lösen Sie zu­min­dest Auf­ga­be 1 auf der Seite https://​www.​cfg-​ho­cken­heim.​de/​sta­tic/​zpg6-​phy­sik-​V2/​auf­ga­ben_​ein­tie­fe.​html.
  • Um die Ge­schwin­dig­keit auch sehr genau ein­zu­stel­len, ver­wen­det man dazu einen Ge­schwin­dig­keits­fil­ter. Be­schrei­ben Sie kurz des­sen Funk­ti­ons­wei­se.
  • Dis­ku­tie­ren Sie Vor- und Nach­tei­le von mög­li­chen Ver­än­de­run­gen am Ge­schwin­dig­keits­fil­ter, um die Ab­wei­chung von der Soll­ge­schwin­dig­keit noch wei­ter zu ver­klei­nern.
  • Über­prü­fen Sie Ihr Ver­ständ­nis vom Ge­schwin­dig­keits­fil­ter, indem Sie die Auf­ga­ben 1 und 2 auf der Seite https://​www.​cfg-​ho­cken­heim.​de/​sta­tic/​zpg6-​phy­sik-​V2/​auf­ga­ben_​g_​fil­ter.​html be­ar­bei­ten.
  • Lösen Sie die Auf­ga­ben 4 und 5 auf der an­ge­ge­be­nen Seite bei Teil­auf­ga­be 6.

Hil­fen:

Pli­ckers-Fra­gen als check-in-Auf­ga­ben am An­fang der Fol­ge­stun­de:

  1. Die Ein­dring­tie­fe  von Pro­to­nen in Was­ser (als Ge­we­beer­satz)
    1. steigt mit klei­ne­rer Ge­schwin­dig­keit der Pro­to­nen.
    2. steigt im an­ge­ge­be­nen Ge­schwin­dig­keits­be­reich na­he­zu li­ne­ar mit der Ge­schwin­dig­keit.
    3. hängt nur un­we­sent­lich von deren Ge­schwin­dig­keit ab.
    4. sinkt mit stei­gen­der Ge­schwin­dig­keit.
  2. Bei einem  Ge­schwin­dig­keits­fil­ter ...
    1. liegt das elek­tri­sche Feld par­al­lel zum Ma­gnet­feld.
    2. liegt das elek­tri­sche Feld an­ti­par­al­lel zum Ma­gnet­feld.
    3. liegt das elek­tri­sche Feld or­tho­go­nal  zum Ma­gnet­feld.
    4. be­nö­tigt man kein elek­tri­sches Feld.
  3. Die Ge­schwin­dig­keit nach dem Durch­lau­fen eines Ge­schwin­dig­keits­fil­ters ist umso grö­ßer, desto
    1. klei­ner der Plat­ten­ab­stand d ist.
    2. klei­ner die Ab­lenk­span­nung U ist.
    3. grö­ßer die ma­gne­ti­sche Fluss­dich­te ist.
    4. klei­ner die Masse des Ions ist.
  4. Das ho­mo­ge­ne Ma­gnet­feld wird beim Ge­schwin­dig­keits­fil­ter er­zeugt, durch
    1. große Huf­ei­sen­ma­gne­te.
    2. mit Ei­sen­ker­nen ge­füll­te Spu­len als Elek­tro­ma­gne­ten.
    3. Helm­holtz­spu­len.
    4. strom­durch­flos­se­ne lang­ge­streck­te Spu­len.

 

Ein­stel­lung der Ge­schwin­dig­keit: Her­un­ter­la­den [docx][177 KB]

Ein­stel­lung der Ge­schwin­dig­keit: Her­un­ter­la­den [pdf][211 KB]

 

Wei­ter zu Über­prü­fung der Io­nen­art