Bài thuyết trình Điều khiển chùm e trong điện, từ trường

Bài thuyết trình Điều khiển chùm e trong điện, từ trường trình bày về sự tương tự quang - cơ; định luật quang học của chùm hạt mang điện; quỹ đạo của electron trong từ trường, điện trường; súng điện tử và một số nội dung khác.

ĐIỀU KHIỂN CHÙM E TRONG ĐIỆN , TỪ TRƢỜNG C KIÊN TRUNG NG 22/03 2014 I : NG 22/03 2014 1- SỰ TƢƠNG TỰ QUANG –CƠ : QUANG CƠ  Một nguyên lý  Trong học có quang học nguyên lý Fermat Theo nguyên lý này, ánh sáng lan truyền từ điểm A đến điểm B tất quỹ đạo truyền theo quỹ đạo mà thời gian cần thiết để hết quỹ đạo cực trị nguyên lý tác dụng tối thiểu, đƣợc biểu diễn dƣới dạng toán học sau (1) NG 22/03 2014 Từ nguyên lí Fermat rút điều kiện quang học: - Đònh luật truyền thẳng: Trong môi trường đồng đẳng hướng ( vchiết suất đồng đều), ánh sáng truyền theo đường thẳng - Đònh luật phản xạ: Khi tia sáng phản xạ mặt phân cách hai môi trường góc phản xạ góc tới  ox ’ =  (2) - Đònh luật khúc xạ: Khi tia sáng từ môi trường có chiết suất n1 sang môi trường có chiết suất n2, bò khúc xạ mặt phân cách hai môi trường Tỉ số giữagóc tới góc  phản xạ thoả mãn điều kieän: v v ox Sin Sin = n2 n1 (3) NG  ’ n1 n2 >n1 22/03 2014 Hieän tượng truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ Theo nguyên lí tác dụng tối thiểu học , hạt chuyển động từ điểm A đến điểm B trường theo quỹ đạo xác đònh tuân theo nguyên lí tác dụng tối thiểu:  mv  B     Wd dt  A  B =   A dt   =0 (4) mv 2 Wđ = :động hạt V: vận tốc hạt Giả sử electron chuyển động vào vùng có điện U từ điểm ban đầu Uo=0 với vận tốc ban đầu v0=0 Theo đònh luật bảo toàn lượng ta có: 2eU mv  ν= m = eU (5) NG 22/03 2014 Phương trình (4) trở thành:  B mv    dt  A  =  B mv ds     v A   B mv    ds  A  = m Do = conts B      vds  = A  Nên Thay (5) vào (6) (4)  2e Do m Neân B   A (6)  2eU ds   m  =0 = Const (7) B     U ds  = A  NG 22/03 2014 Ta thấy hai biểu thức (1) (7) hoàn toàn tương tự  Có thể xem quỹ đạo hạt tích điện trường tónh điện giống đường tia sáng môi trường xác đònh Ở đây, U đóng vai trò tương tự chiết suất n hay nói cách khác thay đổi ối với chuyển động hạt điện trường tónh tương tự thay đổi chiết suất môi trường truyền sáng Sự tương tự gọi tương tự quang cơ, cho phép ta xây dựng đònh luật lan truyền hạt điện NG 22/03 2014 Các đònh luật coi đònh luật quang học chùm hạt điện:  - Đònh luật truyền thẳng: Trong vùng có điện không đổi ( U= Conts), hạt tích điện chuyển động thẳng  - Đònh luật phản xạ: Nếu chùm hạt tích điện phản xạ bề mặt đẳng góc tới góc phản xạ NG 22/03 2014 Ta tìm điều kiện phản xạ chùm điện tử: Hướng chùm điện tử có vận tốc ban đầu v0 bề mặt kim loại ( Colector) có điện UC Điều kiện để điện tử rơi lên Colector Colector tích điện âm UC < 0: ox  mv  eUC 22  vo mvo Cos 2  eU C (8) NG  vox  ’ Hiện tượng phản xạ22/03 điệ2014 n tư’ mvo2 Theo công thức (5) ta có: = eU o mv o  Cos 2 = eU oCos 2 = eU o 1  Sin   (9) Từ (8) vaø (9) suy ra: eU o UC  Sin   Uo  Sin    e UC  điều kiện để chùm điện tử rơi lên Colector  Điều kiện để chùm tia phản xạ trở lại: 10 UC Sin   Uo NG 22/03 2014 THẤU KÍNH CHÍNH Tăng điện có nhiều ƣu điểm:   Làm giảm ảnh hƣởng lực đẩy Coulomb điện tích khơng gian  Giảm ảnh hƣởng điện trƣờng từ trƣờng bên Giảm bán kính ảnh cách tăng điện màng húng thành công đáng kể thiết bị súng điện tử Năng suất khuếch đại: M 56 NG rs rer  1 2 U er Us 22/03 2014 SÚNG ĐIỆN TỬ VỚI HỆ HỘI TỤ TĨNH ĐIỆN 57 NG 22/03 2014 SÚNG ĐIỆN TỬ VỚI HỆ HỘI TỪ 58 NG 22/03 2014 Thấu kính tĩnh điện 59 U1 < U2   U1 U2 sin   sin  U1 U2 NG 22/03 2014 a) HỘI TỤ QUANG CHÙM TIA SONG SONG 60 ẢNH VẬT TIÊU ĐiỂM b) HỘI TỤ CHÙM ĐIỆN TỬ THẤU KÍNH SỰ TƢƠNG TỰ GIỮA CHÙM HỘI TỤ QUANG VÀ CHÙM ĐiỆN TỬ NG 22/03 2014 61 GÓC LỆCH KHOẢNG CÁCH TỪ TRỤC r CHÙM TIA SONG SONG YÊU CẦU HỘI TỤ: GĨC LỆCH LÀ MỘT HÀM TUYẾN TÍNH CỦA KHOẢNG CÁCH TỪ TRỤC: r = f tan NG 22/03 2014 U1 U2 62 VÙNG VÙNG ỐNG DẠNG TRỤ r(z), v(z) thay đổi theo z v(z ) r(z) v(r) v z NG 22/03 2014   d   z   =  ro z d1 r  U 'o' ( z ) U o (z)  r (z)  z  U o (z) r U o (z) z  S1 r U o (z) z S  S1  S U 'o' ( z ) r ( z )dz U o (z) r  ro r z   tg   S ro ro r ; d z U o (S1 ) ro  d1 22/03 2014  tg    S1 U o (S) ro  d ro d1    NG U 'o' ( z ) dz U o (z) 63 d  , d  f 1  f U o (S1 )    '' o U (z) dz U o (z) d   , d  f1 1  f1 U o (S)    '' o U (z) dz U o (z) f phụ thuộc vào dấu đạo hàm bậc hai U” nên: U” >  f >  thấu kính hội tụ U” <  f <  thấu kính phân kỳ 22/03 2014 NG 64 HỆ THẤU KÍNH TĨNH ĐIỆN ĐƠN K G D d1 A d2 Ud 1 22/03 2014 2 4U d f   1 UD  UG UA  UD 2  ; 1  d2 d1 NG 65 Thấu kính từ 66 F,v vo Bz Fr Br B NG v vo vr 22/03 2014 d r e  Bo ( z ) r dz 8mU o e  f 8U o  B ( z )  o  • f ln dƣơng  thấu kính từ ln thấu kính hội tụ • Thành phần v làm điện tử có xu hƣớng xoay quanh trục thấu kính  ảnh vật qua thấu kính bị quay góc NG 22/03 2014 67 THẤU KÍNH TỪ Nguồn điện tử 68 Trục Quỹ đạo điện tử Tiêu điểm Cuộn dây đồng Vỏ bọc sắt Trường thấu kính từ NG 22/03 2014 69 NG 22/03 2014 70 NG 22/03 2014 ... điều kiện phản xạ chùm điện tử: Hướng chùm điện tử có vận tốc ban đầu v0 bề mặt kim loại ( Colector) có điện UC Điều kiện để điện tử rơi lên Colector Colector tích điện âm UC < 0: ox  mv  eUC... trƣờng hợp từ trƣờng khơng có tƣơng tự nhƣ quang học: từ trƣờng mơi trƣờng bất đẳng hƣớng, điện trƣờng mơi trƣờng đẳng hƣớng 18 NG 22/03 2014 QUỸ ĐẠO CỦA ELECTRON TRONG TỪ TRƯỜNG, ĐIỆN TRƯỜNG ... kỳ chùm điện tử, tạo đƣợc điện trƣờng không đồng hay từ trƣờng khơng đồng có đối xứng trục 19 NG 22/03 2014 a Chuyển động electron điện trường: 20 NG 22/03 2014  Phƣơng trình chuyển động electron