548

(Aus dem Forsehungs-Ins t i tu t der AEG, Bertin-Reinickendoff.)

V e r s u c h e zur F r a g e n a c h e i n e r Po l a r i s a t i on d e r E l e k t r o n e n w e U e .

Von E. Rupp in Berlin.

]Kit 5 Abbildungen. (Eingegangen am 5. Januar 1929.)

Bei zweimaliger Reflexion sines Elektronenstrahles (120, 240, 380 Volt) an Ein- kristal][l~ichen yon Kupfer zeigt q]ie reflektierte Elektronenmenge keine selektiven Reftexionsmaxima in Abh~ingigkeit yon eiaer Drehuag des zweiten Reflektors um die Strahlachse. Elektronen, die dureh ein iiafieres .~[agnetfeld geriehtet sind, verhalten sich wie Elektronen im feldfreien Raum. 0b eiae bei Reflexion eiaes Elek- tronenstrahles yon 150 Volt Gesehwindigkeit under einem selektiven Beuguagswinkel an der {lll}-Fl~ehe yon Kupfer ge[undene polarisations~ihnliche Erseheinung reell

ist, kann wegen experimenteller Sehwierigkeiten nieht entsehieden werden.

w 1. Von den Bestimmungsstiicken, die ' das Elektron als Wellen-

vorgang charakterisieren, is t bisher nur die Wellenli inge dem Exper iment

zugi~nglich. Die Frage nach einer Polar isat ion der Elektronenwel le is t

in le tz ter Zeit iifters geste l l t worden, ohne dal] positive Ergebnisse

gewonnen worden wi~ren. So haben D a v i s s o n und G e r m e r in Analogie

zum optischen Veffahren der gekreuzten Spiegel Versuche mi tgete i l t tiber

zweimalige Elektronenreflexion an Kr is ta l len bei Drehung des einen

Rei lektors *. Die wichtlge Frage nach elner Verkopplung von Polarisat ions-

erscheinungen mit dem magnetischen Moment des Elekt rons hat F r. W o l f **

aufgewoffen.

Auch die hier mitzutei lenden Versuche suchen ebenfalls nach einer

Kopplung von Polar isat ion und magnetischem Moment des Elektrons.

Es wird das Verfahren der doppelten Reflexion an Einkristallf l i ichen

bei Drehung des einen Reflektors angewendet, wobei die Elektronen

durch ein homogenes Magnetfeld ger ichtet werden. Rein experimentell

is t also die Frages te l lung: Elekt ronen mi t t le re r Geschwindigkei t werden

an Einkristallfli~chen zweimal ref lekt ier t . I s t die ref lekt ier te ]~enge ab-

hiingig vom Drehwinkel, den der zweite Ref lek tor mit tier Strahlaehse

bi ldet , und ha t ein homogenes i~ui}eres Magnetfeld Einflui] auf die

Reflexion ?

* J. C. Davisson und L.H. Germer , Nature 19281 S. 809. ** Fr. Wolf, ZS. f. Phys. 52, 314, 1928.

E. Rupp, Versuche zur Frage nach einer Polarisation der Elektronenwelle. 549

Die Versuche sind negativ verlau[en*. Es soll daher der Berici~t

hiertiber kurz gehalten werden.

w 2. V e r s u c h s r S h r e (Fig. 1). Vom negativ geladenen Glahdraht ~ tref[en Elektronen durch die geerdete Blende B auf den Einkristall E v Der Au~tre[[wlnkel ist 45 ~ in den meisten Fallen, nut in w 5 wird die R(ihre so abgeiiadert, dat] die Elektronen unter einem Winkel selektiver Reflexion auftretfen. An Es wird der Elek~ronenstrahl wieder reflektiert in dem Auff~tnger A. Die Halle H

J

is~ geerdet. E lund E 2 sind negativ " ~ aufgeladen au[ eine Spannung yon

90 070 unter der Spannung V des Gliihdrahtes, so daft im wesent- lichen nur die Elektronen unter- ~ sueht werden, die keinen merk- ' lichen Geschwindigkeltsverlust !I

erlitten haben. Die Halter, auf i l

denen E~ und E~ sitzen, sind // dutch eine (nieht gezeiehnete) Vorrichtung nach zwei Richtungen

verstellbar zur genauen Einstellung ~ E ~ _ ~ ~--:

des Ileflexionswinkels and zur Zentrierung der Anordnung. Zu

letzterem Zweek dienen auch die Schliffe, an denen die Halter an

tier VersuehsrShre sitzen. Der Fig. 1. Versuebsrghre. Schliff in der Mit~e der Versuchs-

rShre gestattet, den Re[lektor E~ zur Ebene des Reflektors E 1 um be-

liebige Winkel zu verstellen, wobei tier Auffanger A mitgedreht wird.

Die auf E 1 auftreffende Elektronenmenge is~ von der GrSl]e einiger

Milliampere. Der S~rom im Au[fi~nger A, gemessen mit einem E d e l - mannschen Elektrometer, ist yon der GrSl~enordnung 10-~-~Ampere

(auger w 5). Die RShre ist wahrend des Versuches dauernd an eine Gaedesehe Stahlpumpe angesehlossen.

Die Stellung von E~ gegeniiber E l in Fig. 1 sei als 0 ~ bezeichnet; als 90 ~ wenn E~ dem Besehauer der Fig. 1 zugekehrt ist, und als 180 ~ wean E e A auf derselben Seite wie E, G steht.

* Mitteilung dieses Ergebnisses s. E. Rupp, ZS. f. Phys. ,~2, 15, 1928.

550 E. Rupp,

Die zwei verwendeten Kupfereinkristalle reflektierten in ihrer { 111 }- Ebene. 15ber die Herstellung dieser Kristalle wird in anderem Zusammen- hang berichtet werden.

w R e f l e x i o n bei k o m p e n s i e r t e m e r d m a g n e t i s e h e n F e l d (Fig. 2), Das erdmagnetisehe Feld war (lurch einen Drahtkreis auf etwa

1/50 Gaul] kompensiert. Der Au[treff- " x -----~ q ~ ~ winkel war 45 ~ d i e Elektronen-

i \ gesehwindigkeit 120, 240 und 380 Volt. Bei 70 Volt war die reflektierte Menge

~t~-o zu gerJng, um gemessen werden zu

kSnnen. Ist die Versuehsanordnung J : nicht richtig zentriert, so ~indet man :~ 8goVo# ~ leicht Schwankungen der reflektierten

• • • ~ ~ Elektronenmenge, die auch periodisch

o! ~ ~ ~ ~l ~ ~ ~ ~ I sein k(innen; aber bei guter Zentrierung 80 ~ 7gOa~.~

- - eine keineswegs ]eiehte Aufgabe - - Fig. 2.

verschwinden diese Sehwankungen, und man erhglt Ergebnisse, wie sic in Fig. 2 unten fiir 380 Volt eingezeiehnet sind. Die Schwankungen der re[lektierten Menge J als Funktion des Drehwinkels e~ sind hierbei kleiner als 1%. Bei 240 Volt waren die Sehwankungen zwisehen 1 und 2 %, bei 120 Volt 4 bis 5 %.

w R e H e X i o n in e inem h o m o g e n e n M a g n e t f e l d . Um ein homogenes Magnet[eld im Gebiete der gesamten Versuehsri~hre zu erhalten, wurde die Vertikalintensit~t des erdmagnetischen Feldes

kompensiert durch einen horizontal gelagerten Drahtkreis, so da] als homogenes Magnetfeld die Horizontalkomponente des Erdfeldes iibrig- blieb. Eisenteile waren nieht in der Niihe der Yersuehsanordnung. Die

gesamte Versuehsrilhre konnte am Pumpansatz so gedreht werden, dal)

ihre Aehse E 1 E 2 einmal in der Riehtung NS lag, das andere Mal in Riehtung 0W. Die Richtung der ttorizontalintensitgt ,~ Zum Elektronen- strahl ist in den Fig. 3 und 4 eingezeichnet.

Es ist zu erwarten, dai] das erdmagnetische Feld geniigt zur Aus- riehtung der Elektronen in Stellungen parallel und antiparallel zur Gesehwindigkeitsriehtung des Strahles. Der Auftreffwinkel des Elektronen- strahles auf/~1 war 45 ~

a) H o r i z o n t a l i n t e n s i t a t p a r a l l e l z u m S t r a h l E 1 E~ (Fig. 3). Die Versuehe wurden wieder mit Elektronen yon 120, 240 und 380 Volt Geschwindigkeit ausgefiihrt. Die Messung fiir 240 Volt zeigt Fig. 3

Versuche zur Frage nach ein.er Polarisation der Elektronenwelle. 551

unten. Die re[lekderte Menge s~eigt mit zunehmendem Winkel langsam

und kontinuierlich an (von 7 auf 9 Skt.). Periodische Schwankungen

sind nicht vorhanden. Der kontinuierliche Anstieg ist aui Ablenkung der Elektronen auf den Weg E 2 A durch das Magnetfeld zuriickzufiihren. Er war bei 120 Volt noch etwas starker, hingegen schwacher bei 380 Volt.

b) g o r i z o n t a l i n t e n s i t ~ t s e n k r e c h t z u m S t r a h l ~ l E ~ (Fig.4).

Elektronengeschwindigkeit 120, 240 und 380 Volt. Bel 380 u slnd die Schwankungen def. re~lektierten Intensit~t, Fig. 4 unten, etwa 1%.

\ Jf 70 I~ 3801/o# ~ =

" .900 f8~ ~ ,90 o ]80o0:

Fig. 3. Fig. 4.

Bei 240 Volt waren sie 3 his 4 % und bei 120Volt 5 bis 6 % ohne kontinuierliche ~nderungen und ohne Periodizit~t.

w 5. R e f l e x i o n u n t e r e i n e m W i n k e l s e l e k t i v e r Re~lex ion . Bei den bisherigen Versachen war der Auftreffwinkel des Elektronen- strahles 45 ~ Es schien wichtig, die Frage zu untersuchen, ob ,n ter

einem Winkel selektiver Reflexlon (Beugungswinkel) die oben vergeblich gesuchten Polarisa~ionserscheinungen auftreten wfirden.

Dazu wurde in einer Versucbsanordnung, ghnlich tier yon D a v i s s o n and G e r m e r , nach Braggschen Iaterferenzen an der Fl~che {111} eines Kupfereinkristalles gesucht. F~ir Elektronen yon 150Volt Geschwlndig- keit flndet man an { 111 } yon Kupfer ein selektives Maximum bel 120 * (3. Ordnung).

Es wurde daher in einem Winkelbereich yon 12 o bis 140 ein

Elektronenstrahl yon 150 Volt an 51 und E~ reilektiert bei Kompensation des erdmagnetischen Feldes. Leider war die reilektierte Elektronen- menge au~]erordentlich gering (Emptindlichkeit des Quadrantelektrometers 1/~o o Volt), und die genaue Zentrierung der Apparatur machte gro~e

* Winkel zur E;mkristallfl~che.

552 E. Rupp, Yersuche zur Frage naeh emer Polarization der-Elektronenwelle.

Schwierigkeiten, so dug die Ergebnisse recht ungeaau geworden sind. Die Ergebnisse wiederholter Versuche sind in Fig. 5 aufgezeichuet.

Die reflektierte Elektronenmenge ist fiir 900 (4,5 Skt.) gr~l~er als far 0 ~ (3,0 Sk~.) und fiir 1800 (3,5 Skk). Diese seheinbare Periode riibrt aber wahrscheinlich yon den bier besonders schwer zu eliminierenden Zen~rierungsfehlern her, zumal man dutch kteine Verstellungen an der

Apparatur grofie periodisehe

15o Yo#

, , j=; , ! . [ 8 0 c 0 $ .

Fig. 5.

Schwankungen erhalten konnte. Gegen die Realitat dieser

periodisehen Sehwankungen spHch~ ferner der folgende Versuch:

Naeh dem oben mitgeteil- tea Ergebnis, da6 ffir Elek-

tronen yon 150Volt an {111} yon Kupfer bei I20 ein selektives Reflexionsmaximum gdunden wurde, ware bei elnem Reflexionswinke] you 45 ~ au derselben Ebene ela selektives Refiexionsmaxlmum ffir 315 Volt zu erwarten (n ~ 4. Ordnung).

Es wurden daher Elektronen yon 315u in der R~hre Fig. 1 zweimal reflektiert bei Kompensatlou des erdmagnetisehen Feldes. Bei Drehung des zweiten Reflektors wurden jedoch keine Schwankungen der reflektierenden Elek~ronenmenge gefunden, die g r ~ e r als 3 bis 4% gewesen w~ren, eine Fehlergrenze, die ganz dem oben in w 3 beschriebenen Er- gebnis entspricht.

Im ganzen kann man wohl sagen, dal~ eine Entseheidung fiber eine mSgliche Polarlsa~ion der ElektronenweIle im Falle eines k l e i n e u selektiven Reflexionswinkels vorlaufig an experimentellen Schwierig- keiten scheitert.

B e r l i n - R e i n i e k e n d o r f , 4. Janaar 1929.