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(Aus dem Forsehungs-Institut der AEG, Berlin-Reiniekendorf.)

I~ber eine unsymmetrische Winkelverteilung zweifach reflektierter Elektronen.

Von E. Rupp in Berlin-Reinickendorf.

Mit 4 Abbildungen. (Eingegangen am 5. Februar 1930.)

In Analogie zur Polarisation des Lichtes werden Elektronen yon 10, 40 und }~0 kV an zwei Spiegeln reflektiert bei streifendem Einfallswinkel. Die r'eflektierte Elektronenmenge wird gemessen als Funktion des Azimu~winkels ~ der beiden Spiegel zueinander. An Gold wird dabel eine unsymmetrisehe Winkelverteilung der reflektierten Elektronen gefunden bei 40 und 80 kV, die dutch eine Funktion 1 H- (~2 cos W beschrieben werden kann. Bei 10 kV fehlt die Unsymmetrie, ebenso an Beryllium bei allen Gesehwindigkeiten. -- Die Unsymmetrie wird mit einer

,,Polarisation" der Elektronen in Verbindung gebraeht.

Die bisherigen Versuehe, eine ,,Polarisation" der Elektronenwellen in

Analogie zum Lieht dutch zweimalige Reflexion an Spiegeln nachzuweisen,

haben alle zu einem negativen Ergebnis gefiihrt *. Trotzdem sehien es mir

aus zwei Griinden wichtig, diese Versuche nochmals aufzunehmen. Einmal war in den bisherigen Versuchsanordnungen der Einfalls-

winkel des Elek~ronenstrahles zum Spiegel meist 450 und im Refle.,dons-

winkel yon 450 wurde gemessen. Nun ist abet in diesem Falle der Reflexions-

winkel in keiner Weise vet den iibrigen Winkeln bevorzugt, da die F~lektronen

nut zu einem ganz geringen Bruchteil regular reflektiert werden. Reguli~re

Reflexion, also maximale IntensRiit im Reflexionswinkel, finder man flit

Elektronen nur dann**, wenn der Winkel zwischen Strahl und Spiegel

sehr klein wird. Die Polarisationsversuche sollten daher mit streifend ein-

fallenden Elektronen nochmals wiederholt werden. Zum anderen liegt jetzt auch ein theoretischer Anhalt fiir eine zu

erwar~ende Polarisation der Elektronen in den Untersuehungen yon Mott*** vet. Ausgehend yon den Diraesehen Gleichungen des Spin-

elek~rons leitet MoLt eine asymmetrische Streuung R "der lglektronen bei zweimahger lteflexion ab, die veto Azimutwinkel ~ dureh die Beziehung

R = A (1- -03 cos ~)

* Siehe E. Rupp, ZS. f. Phys. 53, 548, 1929. ** E. Rupp, Phys. ZS. 3@, 935, 1929.

*** N. F. Mott, Prec. Roy. See. London 124, 425, 1929. Ich,danke Herrn Prof. W. Pauli , Ztirich, ftir die Diskussion der Mottsohen Untersuchung.

E. Rupp, Uber eine unsymmetrische Winkelverteilung usw. 159

abh/~ngig is~. A und 62 sind Konstanten. Die GrS~e 63 is~ Funktion der Strahlgeschwindigkeit v und der Ordnungszahl N der reflektierenden

Atome, gems der Gleiehung

6 ~ = ~ l ' 2 ( 1 - - f l ) ~ f i ' 2 ( N ) ' ~ 2 - f i g ~ . ( v ) f i :

Eine Polarisation der Elektronen w~re also nach M o t t fox schnelle Elek- tronen zu erwarten. In den bisherigen Versuchen wurden aber Elektronen fiber 10 kV nieh~ verwendet. Nut in einem Falle hat koxzlich Chase* Versuche mit fl-Strahlen mi~geteilt. Der Einfallswinkel war hierbei 45 ~ Eine ]31endenvorrichtung zur Festlegung einer defin~erten Strahlrichtung fehlt jedoeh aus Intensit/i~sgr/inden. Aueh diese Versuche sind negativ. verIaufen, wenn man nieht die geringe Unsymmetrie der reflektierten Elektronenmenge zwisehen q~ ~- 0 ~ (J : 100) und ~o = 180 ~ (J : 97) als reell ansehen will. Chase selber h~lt sie fox dureh die Versuchsanordnung

bedingt. Die hier mitzuteilenden Versuche verwenden schnelle Elektronen von

10 bis 80 kV bei streifendem Einfall des Elektronenstrahls zu den Spiegeln. Mit dieser Versuehsanordnung konnte an Gold fOx 88 und 80 kV eine un- symmetrische Verteilung der zweifaeh reflek~ierten Elek~ronen gefunden werden, die zwisehen 0 und 1800 am gr6Bten ist, w~hrend die Werte fOx 90 und 9.70 ~ symmetrisch zueinander liegen. Bei 100 Volt und bei 10 kV fehlt die Unsymmetrie, ebenso fehlt sie an Beryllium bei allen untersuehten Geschwindigkeiten. Die Ergebnisse liegen also qualitativ im Sinne der Mottschen Theorie.

w 1. Versuchsanordnung.

Das Schema der Versuchsanordnung ist in Fig. 1 gegeben, die Versuchs- rShre zeigt Fig. ft. Eine ausf~hrliche Beschreibung der Versuehsanordnung folg~ in w 3. Hier soll nur das Grunds/~tzliche erSrter~ werden.

Die yore Glfihdraht G ausgehenden Elektronen laufen dureh die drei Blenden in B (0,8 mm Durchmesser) und treffen zun~chst auf den Spiegel $1,

Fig. 1. u

der unter etwa 20 Minuten zum Strahl aufgestellt ist. Der Spiegel S~ steh~ ebenfalls unter dem gleichen kleinen Winkel zum S~rahl. Die reflektierten

* C. T. Chase, Phys. Rev. 34, 1069, 1929.

160 E. Rupp,

Elektronen werden elektrometriseh gemessen im Auff~nger A. A befindet sich in einer Hiilse mit Netz. Der Spiegel $2 und der Auff~nger A kSnnen um die Strahlaehse gedreht werden. Dazu dient der mittlere Schliff in Fig. 2. Der Drehwinkel q~ sei mit 0 ~ bezeiehnet, wenn die Spiegel in der Lage der Fig. 1 zueinander stehen.

Als Spiegel dient zun~chst eine Goldsehieht, die auf Wolframblech aufgedampft wurde. Diese Goldschicht hat Faserstruktur mit Orientierung der Oktaedeffl~ehen parallel zur Unterlage.

Im zweiten Absehnitt der Versuehe wird die Goldsehicht dutch eine Berylliumsehicht ersetzt; das Beryllium schl~gt sich beim Aufdampfen ebenfalls orientiert nieder.

Fig. 2. YersuchsrShre.

Sehliel31ich wird auf das Beryllium wieder Gold aufgedampft. Die igetallteile der RShre sind nieht besonders entgast, da die Verwendung yon Fettsehliffen eine gute Entgasung doch nicht h~tte erreiehen lassen.

Die reflektierte Elektronenmenge wird einesteils ffir verschiedene Spannungen gemessen als Funktion des Drehwinkels q~ oder bei fest- gehaltenem Winkel ~ als Funktion der Spannung V. Der Strom Gliihdrah~- Blende ist yon der GrSl~enordnung 10 -4 A, der reflektierte Elektronen- strom 10 -1~ A.

Als Spannungsquelle dient eine Hoehspannungsgleichstromanlage. Die Spannung wird mit einem Elektrometer nach S t a r ke- S c hr 5 t e r ge- messen.

w 2. Versuchsergebnisse. Die ausgeffihrten Versuehe sollen zur besseren Priifung und Beurteilung

der Ergebnisse in zehn einzelnen Schritten beschrieben werden. 1. Elektronenreflexion an Gold bei 100 Volt in Abh~ngigkeit v ~

Azimutwinkel ~. Fig. 8.

Uber eine unsymmetrische Winl~elverteilung zweifach reflekt. Elektronen. 161

2. Elektronenreflexion an Gold bei 10, 38 und 80 kV in Abh~ngigkeit yon ~. Fig. 8 und Tabelle 1.

3. Elektronenreflexion an Gold ftir ~ = 0 ~ in Abhiingigkeit yon der Spannung V (10 bis 80 kV). Fig. 4a.

4. Elektronenreflexion an Gold ffir ~ = 1800 in Abh~ngigkeit vonder Spannung V (10 his 80 kV). Fig. 4a.

5. Auf Gold wird Beryllium aufgedampft, ohne dal3 an der Apparatur eine ~nderung vorgenommen wird.

6. Elektronenreflexion an Be ffir q~----1800 in Abh~ngigkeit yon der Spannung V (10 his 75 kV). Fig. 4b.

7. Elektronenreflexion an Be fiir ~ ~ 0 o in Abh~ngigkeit yon V (10 bis 75 kV). Fig. 4b.

8. Elektronenreflexion an Be bei 40 und 75 kV in Abhiingigkeit yon q~. Fig. 3 und Tabe]le 2.

9. Auf Be wird Au aufgedampft ohne J~nderung der Apparatur. 10. Elektronenreflexion an dem aufgedampften Au bei 80 kV in Ab-

h~ingigkeit yore Winkel ~. Tabelle 3.

I. Versuche an Gold.

1. Elektronenreflexion bei 100 Volt. Um zu prtifen, ob die Versuehs- anordnung geniigend genau justiert sei, wurden Versuche mit 100 Volt durchgefiihrt. Die fiir versehiedene Drehwinkel q~ erhaltenen l~eflexionen sind in Fig. 3 eingetragen (| Der Wert fiir ~ ~ 0 o ist als Vergleichspunkt gew~hlt und gleich 100 gesetzt. Am Auff~nger A ist ein Gegenfeld von 20 Volt angelegt, so dait alle reflektierten Elektronen zur Messung ge- langen mit Ausnahme der langsamen Sekundiirelektronen; dasselbe gilt fiir alle anderen Messungen. Aus den MeBpunkten in Fig. 3 erkennt man, dal] keine systematischen Abweiehungen yon der symmetrischen Reflexion vorliegen, die grSl]er als • 1% w~ren. Da die Fehler der Einzel- messungen in der GrSl~e von 1% liegen, ist also die Apparatur genfigend genau justiert, um zu Versuehsreihen mit groi3en Gesehwindigkei~en iiber- gehen zu kSnnen.

2. Elektronenreflexion bei grol]en Gesehwindigkeiten. Ausfiihrliehe Messungen der reflektierten Elektronenmenge in Abh~ngigkeit vom Azimut- winkel ~0 wurden ffir 10, 38 und 80 kV durchgefiihrt. Dazu mutate die Hochspannung an der RShre und der Heizstrom des Gltihdrahtes konstant gehalten werden. Der Drehwinkel ~ wird variiert und die Aufladezeit eines Elektrometers fiir 10 Sekunden wird mit der Stoppuhr geme ssen

162 E. Rupp,

Die gefundenen Werte sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Fiir einen Dreh- winkel werden vier Einzelbestimmungen der Aufladezeit gemacht, darauf wird zum ni~ehsten Winkel iibergegangen. Die Einzelablesungen werden gemittelt, die i~Iittelwerte sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben. Die reziproke Aufladezeit ist ein relatives Mall des S~romes J . Dieser relative Strom

ist aui~erdem fiir 38 und 80 kV noeh in Prozen~ea des Wer~es T = 0 ~ an-

gegeben.

Ftir 10 k u [Tabelle 1 und Fig. 3 ( • schwanken die mit~leren huflade-

zeiten als Funktion des Winkels T um etwa 0,3 see; ein systematischer Gang dieser Sehwankungen liegt nieht vor. Es sind daher alle huflade- zei~en ffir einen Mi~elwert J des S~romes zusammengefal]t. Der Fehler

J

~o

tooV �9 I ~ o V •

Fig. 3. AbhitJagigkeit der l~lektronenreflexion "~om Drehwinkel (p.

dieses Mittelwertes betr~gt etwa -~-1,5~ . In diesem Fehler sind Fehler tier Apparatjustierung und Beebaehtungsfehler enthalten. Die folgenden Messun~en an 38 und 80 kV werden d~her auch mit 4 -1 ,5% mittterem

Fehler behaftet sein.

Ffir 38 kV [Tabelle 1, Fig. 8 ([!])] sehwanken die mittleren Aufladezeiten

um 0,7 sec bei nahe gleiehen Absolutzahlen wie flit 10 kV. Diese Schwan- kungen sind aber nieht regellos fiber den Azimutwinkel ~ verteilt, sondern zeigen einen systematisehen Gang mi~ (p, derart daft die Werte fiir q~ ~- 0 ~ am kleinsten, ftir ~ ~- 1800 am grS•ten sind. Demgemiil] sind die mittleren StrSme J ftir q~ ~ 0 ~ am grSl~ten, ffir q~-~ 180 ~ am kleinsten mit einer maximalen Abweichung yon 4,8%. Bei 38 kV maeht sich also eine un- symmetrisehe Reflexion der ~]lektronen bemerkbar, die die Fehlergrenze von 1,5% betr~ch~lich fibersehreitet. Ob diese unsymmetrische Reflexion eine Eigenschaft der Elektronen ist, mul3 im ~veiteren gepriift ~erden.

Uber eine unsymmetrische Winkelverteilung zweifach reflekt. Elekt, ronen. 163

Dazu wird zun~ichst die Spannung erhbht auf den gr6~ten mit der Versuchsrbhre mSglichen Betrag, auf 80 kV [Tabelle i und Fig. 8 (+)]. Die Schwankungen der Mittelwerte haben sich jetzt auf 1,6 sec erhbht mit einer maximalen Abweichung zwischen 0 und 1800 yon 11,8~ Die Schwan- kungen selber haben einen unverkennbaren Gang mit dem Azimutwinkel ~.

T a b e l l e 1. Gold. 10 kV.

0 o

45 90

135 180 225 270 315

Ablesungen in Sekunden

11,92 11,94 11,64 11,68 11,76 11,78 11,92 11,96 12,00 12,02 11,98 11,96 11,98 12,02 12,02 12,04

11,90 11 68 11,72 11,90 11,98 11,92 11,96 12,04

38 kV.

11,94 11,64 11,78 11,92 11,98 11,92 11,98 12,02

Mittel

11,93 11,66 11,76 11,93 12,00 11,94 11,99 12,03

J Nittel

8,40 ~- 0,10

0 o

45 90

135 180 225 270 315

11,62 11,94 12,08 12,12 12,28 12,24 12,00 11,76

Ablesungen in Sekunden

11,62 11,92 12,06 12,10 12,32 12,18 12,00 11,78

11,58 11,00 12,04 12,10 12,32 12,18 11,96 11,74

11,58 11,94 12,06 12,10 12,32 12,18 11,96 11,78

80 kV.

Mittel

11,60 11,92 12,06 12,12 12,31 12,19 11,98 11,76

J J tel.

8,62 i00 8,38 97,4 8,30 96,3 8,24 95,6 8, ! 2 94,2 8,22 95,4 8,35 96,8 8,50 98,6

0 o

45 90

135 180 225 270 315

0 45 90

135 180 225 270 315

12,24 12,62 13,00 13,46 13,94 13,34 13,06 12,82

18,82 19,62 20,04 20,90 21,20 20,68 19,84 19,50

Ablesungen in Sekunden

12,26 12,22 12,58 12,62 13,00 13,04 13,46 13,52 13,88 13,88 13,38 13,38 13,08 13,08 12,84 12,82

18,78 18,78 19,56 19,56 19,98 19,96 20,92 20,86 21,22 21,16 20,66 20,70 19,80 19,84 19,46 19,46

12,20 12,64 13,04 13,50 13,83 13,32 13,08 12,80

18,84 19,58 19,98 20,88 21,18 20,66 19,80 19,44

Mittel

12,23 12,62 13,02 13,49 13,89 13,37 13,07 12,82

18,81 19,58 19,99 20,89 21,19 20,67 19,82 19,46

F j

8,16 7,92 7,67 7,42 7,20 7,47 7,66 7,78 5,31 5,12 5,01 4,78 4,73 4,83 5,04 5,14

J tel

100 97,0 94,0 90,8 88,2 91,6 93,7 95,4

100 96,5 94,4 90,2 89,0 90,8 94,8 96,8

164 E. Rupp,

In einer zweiten, in Tabelle 1 unten mitgeteilten Versuchsreihe mit grSl3erem Elektronenstrom zwisehen Gliihdraht und Blende ist die maximale Abweiehung flit ~ ~ 0 ~ und 1800 gleieh 11%, also innerhalb der Fehler- grenze (1,5%) yon gleieher Gr6l~e wie zuvor.

3. Elektronenreflexion in Abh~ngigkeit yon der Spannung V. Es entsteht die Frage, ob die re_it wachsender Spannung ~r Un- symmetrie einen regelmiiBigen Gang mit der Spannung hat, wenn man den Azimutwinkel festhi~lt. Dazu wurde zuni~ehst der Azimutwinkel q~ zu 0 ~ gewiihlt und bei gleiehem Emissionsstrom des Gliihdrahtes die Spannung V gesteigert yon 10 bis 80 kV. Die gemessenen StrSme sind in relativen MaVen in Fig. 4a eingetragen (�9 Man erkennt, dal~ ~tie Werte um =L 1% yon der Einheit abweiehen. Fiir ~ = 0 ~ liegt also kein Gang

der reflektierten Elektronen mit steigender Spannung vor, der grSl3er wiire

als die Versuehsfehler. 4. Jetzt werden die Spiegel um 1800 gedreht und ftir ~ = 1800 die reflek-

tierten Elektronen als Funktion der Spannung V gemessen [Fig. 4a (•

o o o o 0 ~

x x x .x x /aO o

Fig. 4. Abhangigkeit der Elektronenreflexion ~on der Strahlgeschwindigkeit.

Der Weft flit 10 kV ist gleich 1 gesetzt. Man erkenn~ aus der Figur eine gleiehmiil~ige Abnahme der Reflexion mit steigender Spannung; die grS•te Abweiehung yon 12% fiir 80 kV ist wieder in Ubereinstimmung mir den

Messungen in Tabelle 1.

II. V e r s u e h s r e i h e an Be ry l l i u m .

5. Es mul3 jetzt naehgewiesen werden, dab die gefundene Unsymmetrie bei hohen Elektronengesehwindigkeiten nieht dutch Fehler der Versuchs- anordnung vorgetiiuscht wird. Dazu wird das l~eflektormetall gewechselt mit der Bedingung, an der Apparatur keinerlei Verstellungen vorzunehmen. Die Spiegel bleiben in der Stellung'von 180 ~ Es wird Luft in die RShre gegeben und der Sehliff mit dem Gliihdraht (Fig. 2 links) herausgenommen. Ein anderer Sehliff mit verl~ngerten Durchfiihrungen wird in die RShre eingeschoben. Die Durchffihrungen tragen ein Wolframschiffchen mit angesehmolzenem Beryllium, das gerade gegeniiber der Goldschicht zu liegen kommt. Das Sehiffchen wird dutch Stromheizung erhi~zt und auf

Uber eine unsymmetrische Winkelverteilung zweifach reflekt. Elektronen. 165

die Goldschieht schl~gt sich eine Beryllinmschicht nieder. Ebenso wird am zweiten Reflektor eine Berylliumschieht niedergesehlagen. Darauf wird der Gltihdrah~ wieder in die RShre gegeben.

6. Nun wlrd die reflektierte Elektronenmenge fiir Be als Spiegel- metall bei dem konstanten Winkel ~ = 180 o in Abh~ngigkeit yon der Spannung V gemessen. Die erhaltenen Werte zeigt Fig. 4b. Der Wert fiir 10 kV ist wieder gleich 1 gesetzt. Man erkennt, dab jetzt, im Gegensatz zu vorhin am Gold, die reflektierte Elektronenmenge keinen Gang mit der Gesehwindigkeit der Elektronen zwisehen 10 und 75 kV aufweist, der grSBer als 1%. w~re. Die Unsymmetrie an der Goldsehieht mul3 also eine Eigenschaft des Goldes sein.

7. Die Spiegel werden in die Stellung q~----0 ~ gebraeht und wieder wird die Spannung yon 10 bis 75 kV geiindert. Auch jetzt sind die Schwan- kungen innerhalb der Versuchsfehler yon =j= 1%. An Beryllium ist also keine Unsymmetrie der Reflexion zwischen 0 ~ und 1800 merklieh.

8. Elektronenreflexion bei verschiedenen Drehwinkeln. Zur Sicherung des oben gefundenen Fehlens einer Unsymmetrie warden an Be die ent- sprechenden Versuehe wie an Au durehgeftihrt. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 und in der Tabelle 2 zusammengestell~. In Fig. 8 ist ein anderer Masstab als bei Gold gewi~hlt, indem der Wert ~iir q~--~ 0 o zu 50 gesetzt wurde. Aus den in Tabelle 2 mitgeteilten Einzelmessungen der Aufladezeiten

Tabelle 2. Bery l l ium auf Gold.

~o II Ablesungen in Sekunden It Mittel I J Mittel

0 o 45 90

135 180 225 270 315

0 45 90

135 180 225 270 315

12,36 12,48 12,38 12,40 12,32 12,40 12,38 12,36

12,40 12,48 12,38 12,36 12,34 12,34 12,40 12,40

12,38 12,48 12,32 12,38 12,34 12,38 12,32 12,36

12,42 12,46 12,34 12,36 12,38 12,36 12,40 12,38

40 kV. 12,32 12,50 12,36 12,36 12,34 12,38 12,38 12,40

75 kV. 12,40 12,46 12.38 12,36 12,36 12,32 12,42 12,36

12,32 12,46 12,36 12,36 12,38 12,40 12,34 12,38

12,44 12,46 12,34 12,32 12,32 12,38 12,42 12,42

12,35 12,48 12,36 12,37 12,34 12,39 12,35 12,37

12,41 12,46 12,36 12,35 12,35 12,35 12,41 12,39

8,07 ~ 0,04

8,07 ::[: 0,04

166 E. Rupp,

ffir 40 (O) und 75 kV (• ersieh~ man, dal3 keine Schwankungen der reflek tierten Elektronen auftreten, die fiber die Versuchsfehler hinausgehen. Der Mittelwert des Stromes ffir alle Messungen stimmt ffir 40 und 75 kV iiberein bei einem gleichen Fehler yon etwa • 0,6%. (Dal3 bei diesen Versuehen mit der Spannung nur bis 75 kV gegangen wurde, start wie bei Gold auf 80 ku hat seinen Grund in jetzt beginnender Unkonstanz der Entladungsbedingungen der RShre bei 80 k V.)

I I I . Zwe i t e V e r s u c h s r e i h e an Gold.

9. Die Erseheinung der unsymmetrisehen Reflexion an Gold muB noch auf ihre Reproduzierbarkeit geprfiit werden. Dazu wird in gleieher Weise wie vorhin Beryllium jetzt Gold aus einem Wolframschiffehen auf die Berylliumsehicht aufgedampft, ohne dal] an der Apparatur irgendeine sonstige ~nderung vorgenommen wurde.

10. Mit dieser neuen Goldschieht wurde wiederum die Elektronen- reflexion bei versehiedenen Azimutwinkeln ~ und ffir 80 kV gemessen. Tabelle 8 gibt die Ergebnisse. Die einzelnen Aufladezeiten haben einen

Fehler yon • Die maximale Abweiehung zwischen 0 ~ und 1800 betriigt

1 2 ~ ist also yon gleieher GrSl3e wie die Abweichungen in Tabelle 1. Der Gang der Reflexion mit dem Azimutwinkel ist ebenfalls derselbe wie vorhin. Die unsymmetrische Reflexion ist damit als Eigenschaft des schwereren Goldes im Gegensatz zum leichten Beryllium naehgewiesen und das Gesetz dieser I~eflexion ist erkannt: Mit steigender Spannung V und mit steigender Ordnungszahl N nimmt die unsymmetrisehe ~eflexion zu.

Tabel le 3. Gold auf Beryl l ium. 80 kV.

Ablesungen in Sekunden l~Iittel J ~littel J rel.

0 o

45 90

135 180 225 270 315

12,26 12,68 13,18 13,54 14,02 13.42 13,14 12,98

12,28 12,72 13,14 13,56 14,04 13,44 13,[2 13,00

12,30 12,70 13,12 13,56 14,02 13,46 13,18 12,96

12,26 12,68 13,14 13 58 13,98 13,48 13.18 12,98

12,27 12 69 13,14 13,56 14,()2 1.%45 13,15 12,98

8,14 7,88 7,60 7,37 7,14 7,43 7,61 7.72

100 97,0 93,5 90,5 88,0 91,o 93,5 94,5

Die Winkelabh~ngigkei~ der Reflexion liil3t sich dureh ein Gesetz

A (1 - - ~2 cos ~)

Uber eine unsymmetrische Winkelverteilung zweffaeh reflekt. Elektronen. 167

beschreiben. Im Versuchsbereich ist ~2 fiir Be unmel3bar klein, far Au ist~

~2 = 0,045 far 88 kV, (~2 ~ 0,11 ffir 80 kV.

Im Gegensatz zur Polarisation des Liehtes, die dureh eine Funktion B -}- C. cos 2 ~c beschrieben wird, kann man an Elektronen eine axiale Symmetrie unterscheiden.

Hervorgehoben sei kurz, dal3 die bier gefundene Unsymmetrie aueh den unmittelbaren Nachweis far das magnetische Moment des Elektrons in sieh schliel3t.

w :t. Einzelheiten der Versuchsanordnung.

Die VersuehsrShre mul3 sehr genau justiert sein, sonst geschieht es leieht, dab man die verschiedenartigsten unsymmetrischen Reflexionen erh~lt, die allerdings auch die verschiedensten Azimutwinkel bevorzugen. Diese Fehler auszusehalten, wurden zun/~ehst die BlendenrShre und die den Auff~nger umsehliel3ende Hiilse auf eine Schiene aufgeschraubt und zentriert. Die BlendenrShre ist in Fig. 2 links, die Auff~ngerhfilse ist reehts zu erkennen; durch die VersuchsrShre zieht sich die Sehiene bin. Die Spiegelhalter werden ebenfalls auf der Sehiene befestig~ (in Fig. 2 vor und hinter dem mittleren Sehliff der RShre). Sehlitze gestatten eine u sehiebung auf der Sehienenfl/iche. Die Goldsehicht wird am Spiegelhalter dureh zwei Lasehen gehalten. Der richtige Winkel der Goldsehieht wird mit Licht einjustiert. Dazu wird in die BlendenrShre ein Gliihl~mpehen eingesehoben und die Lichtreflexe bei Spiegelung an den beiden Metall- spiegeln beobachtet. Die Spiegel werden so welt in den Strahlengang ge- sehoben, dab sie mit dem Lichtstrahl einen Winkel yon etwa 20 Minuten einschliel3en. Naeh dieser Justierung wird die Schiene in der Mitre dureh- sehnitten und die eine Sehienenh~lfte auf dem Aul~enkonus, die andere H~lfte auf dem Innenkonus eines grol]en Metallschliffes angeschraubt. Der Metallsehliff ist in Fig. 9 unter dem grol~en Glassehliff zu sehen. Die Aehse des Sehliffes fallt mit der Achse des Elektronenstrahles zusammen, was nochmals mit Licht ffir die verschiedenen Drehwinkel geprfift wird. Nun werden an den Enden der Sehiene zwei Ringe befestigt, die je zwei Haltedr~hte tragen, an denen die ganze Anordnung in der GlasrShre ein- geschmolzen wird. Die Achse der VakuumrShre fallt wieder mit der Strahl- aehse zusammen. Die linke H~lfte der R6hre ist fiber ein Ausfriergefi~l~ an die Pumpe angesehmolzen, die rechte Halfte kann durch den grol3en

168 E. Rupp,

Schliff in der Mitre gegenfiber der anderen verdreht werden. Die Ein- schmelzstutzen dienen dabei als Zeiger auf einer Skale zur Einstellung des Azimutwinkels q.

Der linke Schliff an der RShre tr~ig~ den Glfihdraht aus Wolfram. Eine Scheibe hinter dem Gltihdraht (s. Fig. 1) verhindert, dab Elektronen in Richtung des Schliffes aus der BlendenrShre austreten k5nnen. Der Glfihdraht kann also aus der u herausgenommen werden, ohne dal] irgendein Toil der iibrigen Anordnung dabei berfihrt wird. So kann an seiner Stelle eine Durchfiihrung mit Wolframschiffchen eingeffihrt werden zum Aufdampfen yon Be und Au auf die Spiegeloberfl~che, wie es in w 2 beschrieben ist.

Der Auffiingerk~fig (2 mm Durchmesser) wird ebenfalls durch einen Schliff in die Auff~ngerhfilse eingeffihrt. Die Auffiingerhiilse reicht bis fiber den kleinen Schliff in Fig. 2, so da$ die Auff~ngerleitung statisch geschfitzt ist. Ein geerdetes Metallnetz, das die Versuchsanordnung auf der Schiene umgibt, so dal3 Aufladungen der Glaswand der RShre keinen Einflu~ auf den Elektronenstrahl haben kSnnen, ist in Fig. 2 herausgenommen.

Die Schiene mit all ihren Teilen ist geerdet. Der Glfihdraht liegt am negativen P o l d e r Hochspannungsquelle. Der Auffi~nger ist mit einem Elektrometer verbunden.

Ms Stromquelle fiir den Gliihdraht dienen Akkumulatoren auf einem Isolierschemel. Der Strom Gltihdraht--Blende wird gemessen und konstant gehalten.

Ebenso wird die hohe Gleichspannung mit einem Elektrometer nach S t a r k e - S c h r S t e r gemessen und konstant gehalten.

Die Aufladezeiten des Elektrometers werden mit der Stoppuhr bestimmt. Die reflektierten StrSme sind nut in relativem MaSe bekarmt.

Das erdmagnetische Fold ist kompensiert.

Die Goldschichten werden dutch Verdampfen yon Gold auf ein dfinnes Wolframbleoh hergestellt. Ihre Dicke ist yon der GrSBenordnung 1 #. Die Faserstruktur dieser Schichten ist aus Elektronenbeugungsversuchen bekannt. Ein Ausheizen der Metalltoile der RShre ist nicht mSglich, da Fettschliffe verwendet werden. Aus diesem Grunde wurde auch als Schicht- material Gold gewiihlt und nicht etwa Blei, da dessen Oberfli~che leicht verunreinigt worden w~re. L~ngeres Beschiel3en mit den Elektronen der Versuchsgeschwindigkeit vor Ausftihrung des Versuchs sorg~e ffir Ober- fl~chenreinigung der Metallspiegel. Auf diese Weise kann auch die Oxydhaut auf Be entfernt werden.

Uber eine unsymmetrische Winkelverteilung zweifach reflekt. Elektronen. 169

Z u s a m m e n f a s s u n g . Elektr(~nen yon 10, 40 und 80 kV werden an

Au unter streifendem Einfallswinkel zweimal reflektiert. Der Winkel ~0

zwischen Strahlachse und zweitem Reilektor wird variiert und dabei ftir

40 und 80 kV eine unsymmetrische Winkelverteilung der Elektronen ge- funden, die bei 10 kV fehl~. Die Unsymme~rie li~I~t sich darstellen durch die Formel

A (1 - - (~ cos ~).

(~2 nimmt zu mit wachsender Strahlgeschwindigkeit. Wird auf die Goldschicht Be aufgedampft, so verschwindet die Unsymmetrische Winkel- verteilung. Der unsymmetrische Effekt ist also von der Ordnungszahl abh~ngig. Wird auf Be wieder Au ~ufgedampft, so kommt die unsymme- trische Verteilung in urspriinglicher GrSl3e wieder zum u

B e r l i n - R e i n i c k e n d o r f , 20. Januar 1930.

Zeitschrift fiir Physik. Bd. 61. ]2