Hoe maak ik electronen zichtbaar? PWS

In het nieuw nederlands wordt een nevelkamer een "cloud chamber" genoemd.

https://www.youtube.com/watch?v=U0XUPaxOqOk

Ik vind het een beetje een nevelig filmpje eerlijk gezegd.

Ik zat ook gelijk aan een scoop te denken.

Jemig. Op school noemden we het nog gewoon een Wilsonvat.
Die maakten we zelf, nou ja, met (veel) hulp van de amanuensis. Het ding werkte met alcoholdamp, en was gekoeld met 'droog ijs', CO₂.
Inderdaad zag je allerlei sporen ontstaan. Elektronen zou je ook moeten kunnen zien; tenslotte is zo ook het positron voor het eerst gezien.

Ook nu wordt dit nog gedaan; hier en daar vind je wel instructies. Hier is er eentje (pdf, 1 MB):
https://scoollab.web.cern.ch/sites/default/files/documents/20200521_JW…

e: elektronen inderdaad zichtbaar blijkbaar, zie blz. 8.

Wellicht ten overvloede: De school moet wel een paar scoops hebben dunkt me. En anders hier eens vragen... Ik heb zelf nog zo'n schoolscoopje staan bijvoorbeeld.

Met een CRT inderdaad, of anders:
Shooting an electron beam through air

-eidt-
Die had je zelf al gevonden, dan weet je ook dat dat niet zo simpel is

[Bericht gewijzigd door Sine op vrijdag 31 januari 2025 11:05:06 (26%)

Een afstemoog van een radio is ook een mooi (compact) voorbeeld...

De naam van het specifieke ding ben ik vergeten, maar mijn middelbareschool natuurkundeleraar had een proefje met een grote glazen ballon tussen 2 helmholzspoelen. Dus in een mooi uniform magnetisch veld dat ook nog eens in sterkte regelbaar was. In de glazen ballon zat een elektronenkanon, en door het magnetisch veld kon de elektronenstraal precies rondgebogen worden in die glazen ballon.

De elektronenstraal was zichtbaar, indirect, omdat de electronen botsten op gasmoleculen in de glazen ballon / buis. Die was grotendeels vacuüm om de electronen niet te snel op van alles te laten botsen maar er zat dus nog wel een-of-ander gas in. Ik weet niet of dat gewoon lucht was en het ding ter plekke vacuüm gepompt werd tijdens de proef (dan zou je ook het effect van meer of minder gas zien), of dat er een speciaal gas in zat (waterstof/helium/neon/argon?).

Anyway. Ik vind het ding wel terug op youtube maar zonder enige uitleg.
https://www.youtube.com/shorts/VEcFQE5Wpto

Dus, misschien dat een bijna vacuüm jampotje al werkt, anders een bijna vacuüm jampotje met een pufje argon oid?

Als alternatief voor een scherm denk ik richting glow-in-the-dark materiaal. Maar ik weet helemaal niet of dat op elektronen reageert. Het is meer omdat ik een ‘scoopbuisje heb dat ook enigszins glow-in-the-darkt en op geldtesterledblacklightuvdieppaars reageert.*

Zijn school zal waarschijnlijk wel ergens een natuurkundeleraar hebben… natuurkundeleraren weten er meestal meer van…

Edit: *) met dank aan het door Sine gelinkte filmpje van Ben Krasnow: ja, glow-in-the-dark poeder en zelfs lucht maken elektronen zichtbaar.

Hallo r-p,

Ik heb nog een paar scoopbuizen liggen. Dus als die bruikbaar zijn, dan mogen ze gratis opgehaald worden. Ik stuur wel even een berichtje.

Piet

Beste r-p,

Heeft je zoon het vak natuurkunde in zijn profiel?
Dan zou hij zijn natuurkundedocent(e) misschien naar een demonstratie van de proef van Thomson kunnen vragen. Hierbij gebruik je een geheel doorzichtige kathodestraalbuis (soms ten onrechte cirkelstraalbuis genoemd) waarop je de gloei-, versnel- en afbuigspanning afzonderlijk kunt aansluiten. De (al dan niet afgebogen) elektronenstraal is doorgaans heel goed zichtbaar (zeker bij hogere versnelspanningen).

Let op:
Omdat bij deze proef met hoge versnel- en afbuigspanningen wordt gewerkt (vaak meerdere kV), is deskundige begeleiding vereist!
Bovendien is het type kathodestraalbuis dat bij deze proef wordt gebruikt nogal prijzig.

Op vrijdag 31 januari 2025 10:33:20 schreef Lucky Luke:
De naam van het specifieke ding ben ik vergeten, maar mijn middelbareschool natuurkundeleraar had een proefje met een grote glazen ballon tussen 2 helmholzspoelen. Dus in een mooi uniform magnetisch veld dat ook nog eens in sterkte regelbaar was. In de glazen ballon zat een elektronenkanon, en door het magnetisch veld kon de elektronenstraal precies rondgebogen worden in die glazen ballon.

De elektronenstraal was zichtbaar, indirect, omdat de electronen botsten op gasmoleculen in de glazen ballon / buis. Die was grotendeels vacuüm om de electronen niet te snel op van alles te laten botsen maar er zat dus nog wel een-of-ander gas in.

Dat is een demo-CRT met twee elektrostatische platen en een beetje neon restgas om de straal zichtbaar te maken.
Narva heeft een hele hoop van dat soort dingen gemaakt.

Zo af en toe staan ze op ebay
https://www.ebay.com/itm/166091068941
https://www.ebay.com/itm/335787042679

Op vrijdag 31 januari 2025 10:33:20 schreef Lucky Luke:

De elektronenstraal was zichtbaar, indirect, omdat de electronen botsten op gasmoleculen in de glazen ballon / buis. .

dat is een lading/massa bepaal buis (heeft een naam, kan er niet opkomen)

de electronen, of althans hun baan, is zichtbaar door de aanwezigheid van een klein beetje waterstof.

In het groot worden die vaten gebruikt om kosmische straling te "vangen"en zo zichtbaar te maken.

Op vrijdag 31 januari 2025 11:08:46 schreef Sine:
[...]

Dat is een demo-CRT met twee elektrostatische platen en een beetje neon restgas om de straal zichtbaar te maken.
Narva heeft een hele hoop van dat soort dingen gemaakt.

[bijlage]
[bijlage]

Zo af en toe staan ze op ebay
https://www.ebay.com/itm/166091068941
https://www.ebay.com/itm/335787042679

Ziet er anders uit dan wat ik poogde te omschrijven. Hoewel, die bovenste ronde komt in de buurt. Ik denk dat het de “proef van Thomson” is die wasluis1971 noemt. Het woord “cirkelstraalbuis” komt me bekend voor. En daarmee kon ik een webshop vinden die een ‘fine beam buis’ verkoopt.

https://anatomieshop.nl/fine-beam-buis-experiment

En met ‘fine beam tube’ als zoekterm vond ik het experiment dat ik bedoelde terug: https://www.youtube.com/watch?v=afMoW1K-mr0

Al weet ik niet of de buis op mijn middelbare school ook een crt scherm aan de ‘voor’ kant had, ik denk het niet. Het ging puur om de straal in een cirkel. We zullen er ongetwijfeld ook aan gerekend hebben maar het is ook een mooi proefje om te zien.

Wat je wil is tamelijk lastig. Maar als je zoon echt gemotiveerd is, is het niet onmogelijk.

Falen is ook een optie. Zolang de leerling kan beargumenteren waarom het project niet helemaal gelukt is zoals gehoopt, hoeft dat niet erg te zijn.

Wat je kan proberen is een vacuumstolp nemen met continu lopende pomp, en daar zelf een elektronenkanon bij te bedenken. De restanten stikstof en zuurstof lichten al enigzins op, een bewuste gasvulling is niet noodzakelijk. Als kathode kan je een kapotgeslagen halogeenlampje nemen. Een kale wolframkathode moet fors heet zijn om goed te emitteren, een leuke bijkomstigheid is dat je dan dus kan gaan experimenteren met verschillende kathode coatings om te zien wat het best emitteert.

Met een scherm van zinksulfide of wellicht simpelweg de fosfor uit een TL buis kan je nog proberen om e.e.a. zichtbaarder te maken.

Zonder verwarmde kathode (scheelt ongewenste lichtuitstraling) werkt het ook, maar dan zit je met kilovolts te werken. Niet noodzakelijk gevaarlijker mits stroombegrensd, wel lastiger.

En een plasma bol van een paar euro? Of is dat anders dan de vraagstelling van de Natuurkundeleraar.

Dat is wel heel erg kant en klaar. De leerling moet voldoende zelf doen en de werking van het geheel zelf kunnen beïnvloeden. Plasmabol reageert wel op magneten, maar dat blijft dan zo erg op het niveau van 'spelen'.

Je kan in een plasmabol geen voorspelbare elektronenbanen creëren. Met de bovengenoemde bollen met heimholz spoelen juist wel. Daar kan je prachtig aan rekenen als dat je ligt. Ik heb die zelf ook in mijn beheer, al wordt het rekenwerk niet meer gedaan.

Een andere manier om elektronen en hun eigenschappen aan te tonen is om kaliumchloride te nemen (geheel legaal, desnoods pak je dieetzout) en de betastralen daarvan af te buigen met magneten.
Een écht gevoelige geigerteller is nodig om gedurende een aantal minuten de straling te meten, en dan kan je dus de polariteit van het magneetveld beredeneren, en wellicht met wat meer metingen ook de sterkte.

Heeft de school een medewerker die het certificaat heeft om te mogen werken met stralingsbronnen, dan kan dat natuurlijk veel makkelijker en sneller met een wat serieuzere betastralingsbron. In sommige gevallen zijn er ook universiteiten die bereid zijn om mee te werken, maar een uitstekende voorbereiding en compleet uitgewerkt onderzoeksplan van de leerling zijn dan wel heel erg gewenst, zo niet onmisbaar.

Een buis (diode, triode...) uit elkaar halen en dan in een vacuumkamertje monteren.
Dan heb je toch een elektronen opwekker?

Een paar platen met een spanning erop om af te buigen.
Een fluo scherm, met een hoge spanning erop/in de buurt, als display?

Of zie ik dat verkeerd?

Groetjes,
eSe

btw, de electronen zelf maak je uiteraard niet zichtbaar. (de vraag is eigenlijk verkeerd gesteld, dit terzijde)

wel het spoor dat ze volgen (wilson etc) of de energie de ze vrijgeven (fluoscherm)

In plaats van een fluo scherm, een beetje fluoresceine poeder in het vacuumkamertje en dan even schudden voor je het ding opstart. Kan je misschien de baan zien die de elektronen volgen.
In plaats van platen met een spanning erop, zijn een paar krachtige magneten aan de buitenzijde misschien goed genoeg om wat te spelen met de 'baan'.

Ik zit maar wat te bedenken zonder diepe kennis, misschien zijn het wel nonsens.
Maar toch

Groetjes,
eSe

[Bericht gewijzigd door eSe op vrijdag 31 januari 2025 15:44:04 (20%)

Is dit misschien bruikbaar:

https://www.youtube.com/watch?v=642So6sSe0o

EDIT: Electroboom doet het ook: https://www.youtube.com/watch?v=WM25pUsrODk

Met een elektromagneet en een verstelbaar contactje kun je makkelijk enkele kilovolts opwekken zonder dat dat gevaarlijk is. Vroeger was het zelfs "gezond" om jezelf te kietelen met dit soort apparaten.

Voor zover ik weet kun je elektronen helemaal niet zichtbaar maken, omdat ze vele vele vele malen kleiner zijn dan een atoomkern. Een nevelkamer werd gebruikt om het bestaan van radio-actieve en/of geladen atoomdeeltjes aan te tonen.

Het woord elektron is afgeleid van het griekse woord voor amber, en de statische elektriciteit die daarme opgewekt kan worden met wrijven over wol.

Historisch zijn er hele polemieken gevoerd over de aard van elektriciteit; is het wel of niet biologisch? De bewegende kikkerpoot gaf toch duidelijk aan dat elektriciteit biologisch was. Naar aanleiding van een observatie van een engelse natuurkundige over de bizarre organen van de sidderaal, was het graaf Volta die dat orgaan met zink, koper en citroenzuur nabouwde en de opgewekte elektriciteit opsloeg in de Leidse flessen (die even daarvoor de sensatie in de wetenschap waren zoals DeepSeek dat nu is).

Wees trots op de nederlandse prestaties. Als VWO-student gebruik je uiteraard een Leidse Fles en elektriseermachine om het bestaan van elektriciteit aan te tonen; zien zul je het nooit. En verwijs naar het werk van Nobelprijswinnaar Hendrik Lorentz om het verband tussen magnetisme en stroom te verklaren.

Dank allemaal voor de antwoorden! En Piet1950 speciaal voor zijn aanbod. Ik zal hen verwijzen naar dit topic en t.z.t. proberen een resultaat te plaatsen (als ik dat soort info ooit krijg ).

Kan het niet met een ouderwetse TL buis, liefst zonder coating zgn. black light?

Op zaterdag 1 februari 2025 19:24:25 schreef IJzerhersteller:
Kan het niet met een ouderwetse TL buis, liefst zonder coating zgn. black light?

Pas op !! Dat zijn UV-C TL's!! En die zijn niet fijn voor ogen en huid.

Blacklight is een "gewone" TL met een fosfor laag.