Selektion der Geschwindigkeiten

Gravitative Geschwindigkeitsselektion

Die de Broglie Wellenlänge hängt nach: \(\lambda=\frac{h}{m \cdot v}\) von der Molekülgeschwindigkeit ab. Für Interferogramme mit guter Sichtbarkeit brauchen wir einen Molekularstrahl mit guter zeitlicher (spektraler) Kohärenz, also schmaler Geschwindigkeitsverteilung.  Dazu nutzen wir die Gravitation. Wir betrachten nur jene Flugbahnen, die von der Quelle bis zum Detektor reichen. Im Vakuum und aufgrund der Schwerkraft sind das ideale Wurfparabeln. Für jede mögliche Flugbahn gibt es genau eine Geschwindigkeit zwischen Quelle und Detektor. Du kannst im folgenden Applet die Bahnen beobachten und die Teilchengeschwindigkeit selektieren.


Geschwindigkeit - +
Trajektorien beibehalten
Spalt
Spaltposition - +
Spaltbreite - +

Wenn man den Molekülstrahl von oben und unten begrenzt, erreichen nur Teilchen einer beschränkten Geschwindigkeitsbereich den Detektor. Die vertikale Position des Begrenzers kann man mittels einer Vakuumdurchführung variieren. Seine Öffnung kann durch Anlegen einer Spannung an Piezoelemente eingestellt werden. Je höher die Spannung, desto kleiner wird der Spalt.

v-selection_DE

Geschwindigkeitsselektion

Überlege nocheinmal, wie das mit der Geschwindigkeitsselektion funktioniert!

Einen Spalt in den Strahl führen

Die Zählrate ist die einzige Information, die wir dazu brauchen. Führe den Spalt langsam in den Strahl. Die Zählrate wird verschwinden, die erste Blockade des Spaltes hält den Strahl davon ab den Detektor zu erreichen. Wenn du weiter drehst wird der Strahl durch den Spalt fliegen und die Zählrate ansteigen. Drehst du noch weiter wird die Zählrate wieder verschwinden um dann wieder zu kommen, wenn du den Spalt wieder aus dem Strahl hinausführst. Probiere es aus:


Spaltposition

Experimentieraufgabe: Geschwindigkeitsselektion

Gehe ins Labor und folge den Anweisungen. Wenn du fertig bist, setze hier fort.