Modell eines Elektronengases

Experiment Nr.: 7.2.11
Modell eines Elektronengases Revidiert seit 07/24
In diesem Experiment werden Elektronen durch Schwimmkörper, die sich in einem Wasserbecken befinden und an denen Magnet befestigt sind, veranschaulicht. Durch die räumliche Ausdehnung der Schwimmkörper kann kein Schwimmkörper, d.h. kein Elektron, zur selben Zeit am selben Ort sein; d.h. es kann das Pauli-Prinzip vorgeführt werden.
Durch einen starken Magneten unter dem Wasserbecken lässt sich eine Coulombkraft auf die Elektronen simulieren. Je nach Richtung des Magnetfelds/der Coulombkraft werden die Elektronen in einem Potentialtopf gefangen oder durch einen Potentialberg auseinandergedrängt.
Werden die Elektronen in einem Potentialtopf gefangen, lassen sich Eigenschaften eines Wigner-Kristalls beobachten: Die Elektronen ordnen sich möglichst weit weg voneinander an und es bilden sich bei genügend grosser Anzahl von Elektronen regelmässige Strukturen aus.

Bilder zum Experiment

Experimentaufbau
Detail
Potentialtopf mit 1 Elektron
Potentialberg mit 1 Elektron
Potentialtopf mit 2 Elektronen
Potentialberg mit 2 Elektronen
Potentialtopf mit 3 Elektronen
Potentialberg mit 3 Elektronen
Potentialtopf mit 4 Elektronen
Potentialberg mit 4 Elektronen
Potentialtopf mit 5 Elektronen
Potentialberg mit 5 Elektronen
Potentialtopf mit 6 Elektronen
Potentialberg mit 6 Elektronen
Potentialtopf mit 7 Elektronen
Potentialberg mit 7 Elektronen
Potentialtopf mit 8 Elektronen
Potentialberg mit 8 Elektronen
Potentialtopf mit 9 Elektronen
Potentialberg mit 9 Elektronen
Potentialtopf mit 10 Elektronen
Potentialberg mit 10 Elektronen