Geschwindigkeit des Elektrons?

3 Antworten

Hallo etacarinae2212,

wie kommst Du bei 30keV auf 1,44×10^{-10}J? Kannst Du dies noch nachvollziehen?

Der Wert ist natürlich falsch. Die Elementarladung beträgt ca. 1,6×10^{-19}C, und dementsprechend ist

1eV ≈ 1,6×10^{-19}J
=> 3×10^{4}eV ≈ 4,8×10^{-15}J,

wie auch MaxChemieNoob schon gesagt hat (es ist übrigens im Regelfall unüblich, so viele Nachkommastellen aufzuführen, und zu mehr Erkenntnis führt es nicht).

Allerdings hast Du auch keine Garantie dafür, dass Du die Näherung

(1.1) E_{kin} ≈ ½·m·v²
(1.2) v² ≈ 2E_{kin}/m

überhaupt noch anwenden kannst. Am besten solltest Du sie mit der Ruheenergie

(2) E_{0} = mc² ≈ 9,1×10^{-31}kg·9×10^{16}m²/s² ≈ 8,2×10^{-14}J ≈ 5,1×10^{5}eV = 5,1×10²keV

des Elektrons vergleichen. Es sind knapp 6% davon. Die exakte Formel für die Gesamtenergie lautet

(3.1) E = E_{0} + E_{kin} = E_{0}·γ = E_{0}/√{1 – β²},

wobei β=v/c ist. Das kannst Du nach β umstellen und bekommst

(3.2) β = √{1 – (E_{0}/E)²},

wobei Du hier

E_{0}/E ≈ 5,1×10^{5}eV/5,4×10^{5}eV = 17/18

ansetzen kannst. Damit kommst Du auf

β = √{35/324} ≈ 0,33.

Mit der Näherung

(4.1) v ≈ √{2E_{kin}/m}
(4.2) β ≈ √{2E_{kin}/E_{0}}

wärest Du auf etwa √{6/51}=√{2/17}≈0,34 gekommen, hättest die Geschwindigkeit alao leicht überschätzt. Bei etwa einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit ist dieser systematische Fehler - vielleicht überraschenderweise - noch relativ klein. In absoluten Zahlen ist das trotzdem eine Menge, weil immerhin 0,01c≈3×10^{6}m/s ist.

Jedenfalls kommst Du auf etwas weniger als 10^{8}m/s.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung

Der Ansatz sieht gut aus, bei der Rechnung bin ich mir bei der Umformung von keV zu J nicht ganz sicher, ich meine die Elementarladung ist ja schon bei 10^-19, vielleicht prüf das nochmal nach

30 kiloelectron volts = 4,8065297 x 10^-15 joules


etacarinae2212 
Beitragsersteller
 29.04.2019, 20:04

Danke! :) hahaha und deine Interessen in deinem Profil übertreffen alles 😂😂👌🏼👌🏼

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Relativistischer Ansatz?