Exercise:
Chlor besteht aus Isotopen der Masse m_ und m_ welche chemisch nicht zu trennen sind. In einem Massenspektrographen werden die verschiedenen Chlorisotope getrennt. Zunächst werden die Atome ionisiert und treten danach in den Massenspektrographen ein. Dabei beträgt im Geschwindigkeitsfilter die elektrische Feldstärke Epq.evoltpermeter und die magnetische Flussdichte B_pqmT. Die Ionen die anschließ die Ble A passieren besitzen eine einheitliche Geschwindigkeit. Sie treten senkrecht in ein homogenes Magnetfeld mit der Flussdicht B_pq.T ein. In diesem Magnetfeld spaltet sich der Ionenstrahl in zwei Teilstrahlen die eine Fotoplatte in den Punkten P_ und P_ schwärzen. P_ und P_ haben von der Blenöffnung A die Abstände d_pq.cm und d_pq.cm. abcliste abc Bestimme die Richtungen die die Magnetfelder B_ und B_ haben. abc Berechne die Geschwindigkeit welche die Ionen die die Blenöffnung A passieren besitzen. abc Berechne die Massen m_ und m_ der Chlorisotope die in den Punkten P_ und P_ ereffen. abc Begründe weshalb man bei diesem Massenspektrographen Ionen gleicher Ladung und Geschwindigkeit benötigt! abcliste

Solution:
abcliste abc Die negativen Ionen werden durch die elektrische Kraft nach oben abglenkt. Rightarrow Die Lorentzkraft muss dieser Ablenkung entgegenwirken und zeigt daher nach unten Rightarrow Dreifingerregel der linken Hand ergibt für B_ dass es in die Zeichenebene hinein gerichtet sein muss. Damit die Ionen im zweiten Magnetfeld nach oben abgelenkt werden muss die Lorentzkraft nun nach oben wirken und damit ist dieses Magnetfeld aus der Ebene hinaus gerichtet. abc Für die Ionen die die Ble passieren muss gelten:F_LF_elq E_q v B_ RightarrowvfracE_B_pq.e abc Nach dem Wienfilter treten die Ionen senkrcht zu den Feldlinien in das zweite Magnetfeld ein und beschreiben eine Kreisbahn. Es muss also gelten:F_LF_Zq v B_fracm v^r Rightarrow mfracq B_ rvd_ und d_ sind die Durchmesser zweier Halbkreise mit den Radien: r_fracd_pq.cm und r_fracd_pq.cm Damit ergibt sich: m_fracpq.C pq.T pq.cmpq.e pq.kg und m_pq.kg abc Die Auftreffstelle hängt vom Radius der Kreisbahn ab.Diese wiederum hängt ab von der Masse der Geschwindigkeit und der Ladung. Bei unterschiedlichen Werten von q und v würden Ionen derselben Masse an verschiedenen Stellen der Fotoplatte auftreffen. Damit könnte für r kein einheitlicher Wert gemessen werden und folglich m nicht bestimmt werden. abcliste