Краткие сведения из электронной оптики

Электронная оптика – это наука о движении заряженных частиц (в основном электронов) в электрических и магнитных полях. По аналогии со световой оптикой она делится на геометрическую и волновую электронную оптику.

В геометрической электронной оптике используется оптико-механическая аналогия. При этом движение электронов представляют как движение частиц с точечною массою и элементарным зарядом. Электронный пучок с этой точки зрения рассматривают как совокупность электронных траекторий, то есть некоторых геометрических кривых. На основе этих представлений выводят законы распространения электронных пучков в магнитных и электрических полях и определяют условия фокусировки этих пучков. Получение таких полей в лабораторных условиях – было первым шагом в создании устройств, которые работают как электронно-оптические устройства, например, электронные микроскопы.

Волновая электронная оптика рассматривает явления интерференции и дифракции электронных пучков. Она рассматривает электрон, как частичку с волновыми свойствами.

Такое представление вытекает из гипотезы де Бройля, согласно которой с каждой движущейся материальной частицей связан волновой процесс (волны де Бройля – Нобелевская премия за 1929 г.), длина волны которого определяется из выражения:

= h/mV, (1)

где: h – постоянная Планка (6,62 × 10^-27эрг×с), m – масса электрона, V – его скорость.

Расчёты показывают, что электрон, который был ускорен полем около 50000 Вольт, описывается волновым

Рис. 1. Движение электрона в однородном магнитном поле.

а) – траектория движения электрона;

б) – изменение траекторий в зависимости от угла α;

Н – напряжённость магнитного поля.

процессом с длиною волны в несколько сотых долей ангстрема. Поэтому роль дифракционной решётки в таком случае может исполнять лишь кристаллографическая решётка, созданная атомными плоскостями в кристалле, расстояние между которыми такого же порядка, как и длина волны падающего электронного пучка.

Дифракция электронов в кристаллических веществах послужила основою для создания самостоятельного направления в физике – электронографии, которая имеет важное значение при проведении структурного анализа веществ.