Warum wird das a-Teilchen schwächer abgelenkt?
Die Ladung von dem a-Teilchen beträgt 2e
Die Ladung vom b-Teilchen 1e
Die vom -b-Teilchen -1e
Das alpha-Teilchen müsste doch stärker abgelenkt werden als das beta-Teilchen oder?
4 Antworten
Das alpha-Teilchen hat eine wesentlich größere Masse als ein Positron; das kann auch die doppelte Ladung des alpha-Teilchens nicht bewirken.
LG H.
Überlegt man sich, was sein "müßte", macht man immer auch Annahmen. Es ist hilfreich, sich diese Annahmen klar zu machen - besonders die stillschweigenden Annahmen, die man für irgendwie selbstverständlich hält.
Daß die größere Masse der Alphateilchen eine Rolle spielt, wurde ja schon gesagt, aber die allein reicht nicht aus, um ihre schwächere Ablenkung zu erklären. Denn auch die Geschwindigkeit der Teilchen bestimmt mit über die Stärke der ablenkenden Lorentzkraft:
r = m * v / (q * B)
Die Gleichung zeigt uns: Wären die Alphateilchen ebenso viel langsamer wie sie schwerer sind, dann würde dies ihre größere Masse ausgleichen, und dann würde ihre größere Ladung genau das bewirken, was sie Deiner Überlegung nach müßte.
Nun gibt es auch guten Grund, anzunehmen, daß die Alphateilchen tatsächlich langsamer sind als die Betateilchen: Gerade weil sie so viel schwerer sind, wäre auch ebenso viel mehr Energie erforderlich, um sie ebenso schnell zu machen. Und so viel mehr Energie haben sie nicht: Die typische Größenordnung der kinetischen Energie von Betateilchen liegt bei 1 MeV, und die der Alphateilchen ist nur geringfügig größer bei etwa 2 bis 5 MeV. Demzufolge sind Alphateilchen typischerweise ca 100 bis 200 mal langsamer als Betateilchen.
Die Langsamkeit der Alphateilchen kann ihre 7000-fach größere Masse zwar nicht ganz ausgleichen, aber es bewirkt, daß ihre Ablenkung deutlich weniger vermindert ist, als wenn ihr allein ihre Masse dafür verantwortlich wäre.
Fazit: Die Alphateilchen werden deshalb weniger stark ausgelenkt, weil sie eine erheblich größere Masse, aber eine nur wenig größere Energie haben als die Betateilchen.
Upps, jetzt habe ich mich mal wieder in der Logik des Arguments verheddert. Das Fazit muß so lauten:
Die Alphateilchen werden deshalb weniger stark ausgelenkt, weil sie eine erheblich größere Masse haben als die Betateilchen, und gleichzeitig etwa ebenso viel Energie.
Das α-Teilchen hat zwar eine größere Ladung, weshalb im elektrischen bzw. im magnetischen Feld jeweils eine größere Kräfte auf das α-Teilchen wirkt.
Allerdings hat das α-Teilchen auch eine erheblich größere Masse, weshalb man erheblich mehr Kraft bräuchte, um das α-Teilchen gleichermaßen zu beschleunigen.
Es wirkt aufgrund des dopptelten Ladungsbetrags eine doppelt so große Kraft. Aber die Masse beträgt mehr als das 7000-fache. Daher wird das α-Teilchen trotz der größeren Kräfte mit geringerer Beschleunigung zur Seite angelenkt. (Im Vergleich zum β-Teilchen.)
Nein, denn das alpha-Teilchen hat eine viel, viel .... viel größere Masse und deshalb auch mehr Trägheitsvermögen und kann deshalb mit vergleichbaren Kräften nur viel weniger abgelenkt werden.