Spezifische Ladung

Die spezifische Ladung ist in der Physik eine Größe eines Teilchens. Sie ist definiert als das Verhältnis der Ladung zur Masse. Sie dient zur besseren Vergleichbarkeit der Ladung einzelner Elementarteilchen oder von Atomkernen. Sie ist der Kehrwert des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses.

Die Größe ist für das Verhalten eines Teilchens in magnetischen Feldern von Bedeutung. Ist die magnetische Flussdichte $ {\vec {B}} $, die Geschwindigkeit $ {\vec {v}} $ und der Radius der Kreisbahn $ r $ auf der sich das Teilchen bewegt bekannt, so ist das Verhältnis von Ladung und Masse $ {\tfrac {Q}{m}} $ eindeutig festgelegt, da durch diese Größen die Lorentzkraft und die Zentripetalkraft eindeutig festgelegt sind. Durch Gleichsetzen der beiden Kräfte:

$ |{\vec {F}}_{\mathrm {L} }|=\left|Q\cdot {\vec {v}}\times {\vec {B}}\right| $

$ F_{\mathrm {Z} }=m{\frac {v^{2}}{r}} $

ergibt sich

$ {\frac {Q}{m}}={\frac {v}{Br}} $.

Beispiel

Die spezifische Elektronenladung beträgt nach derzeitiger Messgenauigkeit:^[1]

$ {\frac {-e}{m_{\mathrm {e} }}}\approx -1{,}758\,820\,088\,(39)\cdot 10^{11}\,\mathrm {\frac {C}{kg}} $,

wobei die eingeklammerten Ziffern die geschätzte Standardabweichung für den Mittelwert angeben, der den beiden letzten Ziffern vor der Klammer entspricht. Um diesen Wert experimentell zu bestimmen kann ein Massenspektrometer (z. B. ein Fadenstrahlrohr) verwendet werden.

Weblinks

• LP - Bestimmung der spezifischen Elektronenladung e/m

Einzelnachweise