第二章 电子运动 强流电子光学 教学课件
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2024版大学物理(下)电子工业出版社PPT课件
01大学物理概述与回顾Chapter01掌握物理学基本概念、原理和定律，理解物质的基本结构和基本相互作用。
020304培养科学思维能力和分析解决实际问题的能力。
了解物理学在科学技术发展中的应用和对社会发展的影响。
养成良好的学习习惯和严谨的科学态度。
大学物理课程目标与要求01020304牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。
力学热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论等。
热学库仑定律、电场强度、电势差、磁场强度等。
电磁学光的干涉、衍射、偏振等基本概念和原理。
光学上学期知识点回顾01020304振动与波动量子力学基础电磁波的辐射与传播固体物理基础本学期学习内容预览010204学习方法与建议认真听课，做好笔记，及时复习巩固所学知识。
多做习题，加深对物理概念和原理的理解。
积极参加课堂讨论和实验活动，提高分析问题和解决问题的能力。
拓展阅读相关物理书籍和文献，了解物理学前沿动态。
0302电磁学基础Chapter静电场的定义与性质库仑定律电场强度与电势高斯定理静电场及其性质恒定电流与电路分析电流的定义与分类欧姆定律基尔霍夫定律电阻、电容和电感磁场与磁感应强度磁场的定义与性质磁感应强度的定义与计算磁场的高斯定理与安培环路定律磁场对运动电荷的作用力电磁感应定律及应用电磁感应现象与法拉第电磁感应定律描述磁场变化时产生感应电动势的规律。
楞次定律与自感、互感现象描述感应电流的方向以及自感、互感现象中感应电动势的大小和方向。
磁场的能量与磁场力做功描述磁场中储存的能量以及磁场力对电流做功的过程。
电磁感应在日常生活和科技中的应用如交流电的产生、电动机和发电机的原理、电磁炉和微波炉的工作原理等。
03振动与波动Chapter物体在平衡位置附近做周期性的往返运动，称为简谐振动。
简谐振动的定义特征量简谐振动的运动学方程简谐振动的动力学特征振幅、周期（或频率）、相位。
描述简谐振动物体位移随时间变化的规律。
满足F=-kx的回复力特征。
第二章-第4节-电磁透镜要点
电磁线圈与极靴
•
电磁透镜成像
• 光学透镜成像时，物距L1、像距L2和焦距f三者之间满足
如下关系： 1 1 1
•
f L1 L2
（5-8）
• 电磁透镜成像时也可以应用式（5-8）。所不同的是，光
学透镜的焦距是固定不变的，而电磁透镜的焦距是可变的。
电磁透镜焦距f常用的近似公式为：
•
f
K
Ur
IN 2
• 电子在圆筒内运动时受电 场力作用，在等电位面处 发生折射并会聚于一点。 这样就构成了一个最简单 的静电透镜。
• 透射电子显微镜中的电子 枪就是一个静电透镜。
电磁透镜
• 电子在磁场中运动，当电子运动 方向与磁感应强度方向不平行时， 将产生一个与运动方向垂直的力 （洛仑兹力）使电子运动方向发 生偏转。
目前最佳的电镜分辨率只能达到0.1nm左右。
景深
• 电磁透镜的景深：是指当成像时，像平面不 动（像距不变），在满足成像清晰的前提下， 物平面沿轴线前后可移动的距离
• 由于像平面固定不动，物点的像平面上逐渐 由像点变成一个散焦斑。如果衍射效应是决 定电磁透镜分辨率的控制因素，那么散焦斑 半径R0折算到物平面上的尺寸只要不大于Δr0， 像平面上就能成一幅清晰的像。
衍射效应的分辨率和球差造成的分辨率
• 通过比较，可以发现：孔径半角α对衍射效应的分辨率和球 差造成的分辨率的影响是相反的。
• 提高孔径半角α可以提高分辨率Δr0，但却大大降低了ΔrS。 因此电镜设计中必须兼顾两者。唯一的办法是让ΔrS=Δr0， 考虑到电磁透镜中孔径半角α很小（10-2-10-3rad），则
引起的像差。
过引入一个强度和方位可调的矫
• 当极靴内孔不圆、上下极靴的轴 线错位、制作极靴的磁性材料的
《电子运动》PPT课件
Kittel；Busch；Omar 等人的固体物理教材都是把金属自由 电子论放在能带论之前作为单独一章讲授的，体现了共同的认 识。
Ashcroft：Solid State Physics 更是把自由电子论放在最前面， 作为固体物理的开篇，并由此引入晶体结构，能带论等，突出 了自由电子论在固体理论研究中的历史作用。国内，顾秉林； 阎守胜等人的固体物理教材也采用了这种方式。
2mv
L 2 .2 3 1 0 8 W a tt- o h m K 2 实验值 (volt/kelvin)2
附录：经典电子论对欧姆定律的解释：
无外场时，电子做无规运动，无定向运动，电流 j＝0。
有外电场时，电子虽获得定向加速度，a e E
m
但因为不断和离子发生碰撞而不会无限制地加速，其定向平
例如Cu的 n8.471028m 3
rs ao
2.67,rs
0.141nm
～1.4 Å
注意：r s 不是电子自身大小！是它在晶体中可以占有的平均Leabharlann 间。那么密集的电子依然有高度的自由，从
经典观点看是难以理解的。
简单金属Na的晶体模型图：
金属Na：bcc 点阵 a＝4.225×10-10m，自 由Na+离子的半径为：0.98×10-10m;因此 离子实仅占晶体体积的10.5%。
自由电子论在解释金属性质上获得了相当的成功， 虽然之后发展起来的能带论，适用范围更具有普遍性， 理论说明更加严格，定量计算的结果更符合实际，但由 于自由电子论的简明直观特点，直到今天依然常被人们 所利用。
金属的性质： 1. 高电导率σ，在一定温度以上σ反比于温度 T。
室温下
绝缘体
半导体
金属
(1 m1) 1 0 1 6
Ashcroft：Solid State Physics 更是把自由电子论放在最前面， 作为固体物理的开篇，并由此引入晶体结构，能带论等，突出 了自由电子论在固体理论研究中的历史作用。国内，顾秉林； 阎守胜等人的固体物理教材也采用了这种方式。
2mv
L 2 .2 3 1 0 8 W a tt- o h m K 2 实验值 (volt/kelvin)2
附录：经典电子论对欧姆定律的解释：
无外场时，电子做无规运动，无定向运动，电流 j＝0。
有外电场时，电子虽获得定向加速度，a e E
m
但因为不断和离子发生碰撞而不会无限制地加速，其定向平
例如Cu的 n8.471028m 3
rs ao
2.67,rs
0.141nm
～1.4 Å
注意：r s 不是电子自身大小！是它在晶体中可以占有的平均Leabharlann 间。那么密集的电子依然有高度的自由，从
经典观点看是难以理解的。
简单金属Na的晶体模型图：
金属Na：bcc 点阵 a＝4.225×10-10m，自 由Na+离子的半径为：0.98×10-10m;因此 离子实仅占晶体体积的10.5%。
自由电子论在解释金属性质上获得了相当的成功， 虽然之后发展起来的能带论，适用范围更具有普遍性， 理论说明更加严格，定量计算的结果更符合实际，但由 于自由电子论的简明直观特点，直到今天依然常被人们 所利用。
金属的性质： 1. 高电导率σ，在一定温度以上σ反比于温度 T。
室温下
绝缘体
半导体
金属
(1 m1) 1 0 1 6
光电子技术第二章1 90页PPT文档
1、拉曼-纳斯衍射
◆声行波中的声光衍射 略去对时间的依赖关系，这样沿x方向的折射率分布
可简化为：
n(x)n0 nsiks n x
式中n0为平均折射率；n 为声致折射率变化。
由于介质折射率发生了周期性变化，所以会对入射光波 的相位进行调制。
图4-13 垂直入射情况
平面光波垂直入射时，出射光波不再是单色平面波， 而是一个相位被调制了的光波．其等相面是由函数n(x) 决定的折皱曲面，其光场可写成：
对气溶胶而言，主要考虑米氏散射。
D=0.0001um
D=0. 1um
D=1um
(1)晴朗、霾、雾大气的衰减 【大气能见度】
色温为2700k的白炽灯光源发出的平行光束在大气中传 输衰减到出射时的5%时，传输的距离。
由Koschmeider(1924)提出的大气水平能见度公式：
V ln 3.912
*应变、应力及弹性性质
1．一维应变
这一段弦的应变为：
2．二维应变
3应力张量
*某一体元所受的力分为两种类型:
一种是：作用在整个体元上的力，其数值正比于体元的体 积，称为彻体力(例如重力)；另一种是从体元周围的物体 作用于体元表面上的力，其数值正比于体元表面的面积， 这种力称为应力。
应力的标记方法：
晶体中的传可分为两种形 态：①晶体受外力作用时产生形变，当撤去外力 后，晶体仍能恢复到初始状态②晶体受外力作用 时产生形变，当撤去外力后，晶体仍能恢复到初 始状态而是保持在一种新的准平衡位置上，即发 生了永久形变。前者称为弹性变形，后者称为范 性变形
2.2.1 晶体的弹性性质
• 分子散射理论是瑞利（Rayleigh）在试图解释天空为何呈现蓝色这 样一个问题时提出的。
高中物理第2章波粒二象性第1节光电效应课件粤教选修35粤教高二选修35物理课件
D．对某种金属，入射光波长必须大于某一极限波长，才能产
生光电效应
12/13/2021
第十页，共二十五页。
解析：由光电效应方程 Ek＝hν－W0 知：对于某种金属， 其逸出功是一个定值，当入射光频率一定时，光子的能量是一 定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高入射光 的频率，则产生光电子的最大初动能也将增大，因此 A 选项正 确；要使某种金属发生光电效应，必须使入射光的频率大于其 极限频率 ν0，即 ν>ν0，λ<λ0＝Whc0时能发生光电效应，因而 D 选 项错误；同一频率的光照射到不同的金属时，因不同金属的逸 出功不同，逸出功越小，即电子越容易摆脱金属的束缚，电子 脱离金属表面时获得的最大初动能越大，因而 C 选项错误；
三、极限频率(pínlǜ)
在光电效应中，只有当入射光频率大于某一频率________
时，才会产生光电流．ν0称为极限频率，其对应的波长称为极ν0 限波
长，不同金属物质的极限频率一般________．
不同
12/13/2021
第五页，共二十五页。
四、遏止电压
在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反 向电压的增加而___减_小____，并且当反向电压达到某一数值时， 光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号 U 表 示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功 W＝___e_U____.
2 可算得光电子的比荷：me ＝B82Ud2.
12/1答3/20案21 ：B82Ud2
第二十二页，共二十五页。
【题后反思】光学与力学、电磁学结合起来，涉及的知识面 较广，难度较大，因此在学习时应切合实际，把握知识的内在联 系，培养解题(jiě tí)能力．
12/13/2021
生光电效应
12/13/2021
第十页，共二十五页。
解析：由光电效应方程 Ek＝hν－W0 知：对于某种金属， 其逸出功是一个定值，当入射光频率一定时，光子的能量是一 定的，产生的光电子的最大初动能也是一定的，若提高入射光 的频率，则产生光电子的最大初动能也将增大，因此 A 选项正 确；要使某种金属发生光电效应，必须使入射光的频率大于其 极限频率 ν0，即 ν>ν0，λ<λ0＝Whc0时能发生光电效应，因而 D 选 项错误；同一频率的光照射到不同的金属时，因不同金属的逸 出功不同，逸出功越小，即电子越容易摆脱金属的束缚，电子 脱离金属表面时获得的最大初动能越大，因而 C 选项错误；
三、极限频率(pínlǜ)
在光电效应中，只有当入射光频率大于某一频率________
时，才会产生光电流．ν0称为极限频率，其对应的波长称为极ν0 限波
长，不同金属物质的极限频率一般________．
不同
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第五页，共二十五页。
四、遏止电压
在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反 向电压的增加而___减_小____，并且当反向电压达到某一数值时， 光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号 U 表 示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功 W＝___e_U____.
2 可算得光电子的比荷：me ＝B82Ud2.
12/1答3/20案21 ：B82Ud2
第二十二页，共二十五页。
【题后反思】光学与力学、电磁学结合起来，涉及的知识面 较广，难度较大，因此在学习时应切合实际，把握知识的内在联 系，培养解题(jiě tí)能力．
12/13/2021
《光学》课程教学电子教案 第0章 前言绪论(32P)
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
绪论
目录
1. 光学的研究对象、地位和特点 2. 光的本性 3. 现代光学的主要标志 4. 光学的发展趋势——光子学的崛起 5. 光学课程的学习方法
绪论
1. 光学的研究对象、地位和特点
光是一种重要的自然现象 光学是物理学的一个重要分支 光学学科是一门应用性极强的基础学科
第8章激光基础第0章第1章第2章第3章第4章绪论光波光线与光子光学成像的几何学原理光的干涉与相干性光的衍射与变换第5章第6章光学成像的波动学原理光的双折射与光调制第7章光的吸收色散及散射目录光学教案简介绪论光学教案赵建林编著普通高等教育十五国家级规划教材高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社目录1
光学 教案
简介
致谢
本教案中给出的所有插图仅供用于课堂教学参考。其中绝大多数 插图中系作者自己制作，个别图片取自网络共享文献，在此向原作者表 示感谢。
在本电子教案的编写和出版过程中，高等教育出版社胡凯飞、庞 永江、王文颖、郭亚嫘等编辑付出了辛勤的努力，西北工业大学教务处 为作者提供了精神和经费上的重要支持，西北工业大学教材建设委员会 的诸位专家对提出了许多宝贵的建设性修改意见。此外，作者的研究生 徐宏来曾协助作者编制教案的PPT版初稿，谢嘉宁、曲伟娟、陆红强、 王军等曾协助制作了部分仿真实验图片。作者在此一并表示衷心感谢。
(8) 量子论的提出
普朗克（M. Planck）的黑体辐射公式 爱因斯坦的光电效应方程 “光子（photon）”概念的提出
(9) 光的本性的再认识
激光与新效应 光是一种特殊的客体，具有波粒二象性
绪论
3. 现代光学的主要标志
传统光学的研究对象：
以望远镜、显微镜、光谱仪、干涉仪、照相机等为代表的各种光学仪 器及其在精密测量、光谱分析以及成像等方面的应用
绪论
目录
1. 光学的研究对象、地位和特点 2. 光的本性 3. 现代光学的主要标志 4. 光学的发展趋势——光子学的崛起 5. 光学课程的学习方法
绪论
1. 光学的研究对象、地位和特点
光是一种重要的自然现象 光学是物理学的一个重要分支 光学学科是一门应用性极强的基础学科
第8章激光基础第0章第1章第2章第3章第4章绪论光波光线与光子光学成像的几何学原理光的干涉与相干性光的衍射与变换第5章第6章光学成像的波动学原理光的双折射与光调制第7章光的吸收色散及散射目录光学教案简介绪论光学教案赵建林编著普通高等教育十五国家级规划教材高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社目录1
光学 教案
简介
致谢
本教案中给出的所有插图仅供用于课堂教学参考。其中绝大多数 插图中系作者自己制作，个别图片取自网络共享文献，在此向原作者表 示感谢。
在本电子教案的编写和出版过程中，高等教育出版社胡凯飞、庞 永江、王文颖、郭亚嫘等编辑付出了辛勤的努力，西北工业大学教务处 为作者提供了精神和经费上的重要支持，西北工业大学教材建设委员会 的诸位专家对提出了许多宝贵的建设性修改意见。此外，作者的研究生 徐宏来曾协助作者编制教案的PPT版初稿，谢嘉宁、曲伟娟、陆红强、 王军等曾协助制作了部分仿真实验图片。作者在此一并表示衷心感谢。
(8) 量子论的提出
普朗克（M. Planck）的黑体辐射公式 爱因斯坦的光电效应方程 “光子（photon）”概念的提出
(9) 光的本性的再认识
激光与新效应 光是一种特殊的客体，具有波粒二象性
绪论
3. 现代光学的主要标志
传统光学的研究对象：
以望远镜、显微镜、光谱仪、干涉仪、照相机等为代表的各种光学仪 器及其在精密测量、光谱分析以及成像等方面的应用
第三章_电子光学中的场 强流电子光学 教学课件
其中，C为常数，对应于不同取值的等位面。
• 子午面，子午等位线(子午线，等位线)。
3.2.2对称轴附近的等位面形状
例1 在圆柱坐标系下，求轴对称静电场中， 对称轴上除鞍点外任一点zo附近的等位线形 状。
(r,z)k 0V(kk)(!z0)Pk(r,zz0)
展开，略去二次以上高次项：
( r , z ) V ( z 0 ) ( z z o ) V ( z 0 ) ( z z o ) 2 V ( z 0 ) / 2 r 2 V ( z 0 ) / 4
(1 y2)3/2 R
y
即是曲线的曲率半径。
（3－13）
3.2.3 等位面的曲率
要求得等位面上某点的弯曲程度，只需 求出通过该点的、任意两个彼此垂直方 向上的曲率。
1. 子午曲率：1/RM(r，z)
子午等位线
2. 弧矢曲率：1/RS(r，z)
弧矢等位线
3. 求解
3.2.3 等位面的曲率
谢尔茨公式：
(r,z) 0 (1)k(k1!)2(2 r)2kV(2k)(z)
（3－5）
由上式可知：已知轴上电位分布可求空间电位分布
3.1.3 轴对称电场的积分表达式
圆柱坐标系下拉氏方程：
2 1 2
0 z2 r r r2
0
贝塞尔微分方程：
dd2 2z1 zddz(1z2 2)0
3.2.1 近轴区电场对电子作用
谢尔茨公式：
(r,z) 0 (1)k(k1!)2(2 r)2kV(2k)(z)
受力分析：
Fz eEz eV ' (z)
Fr
eEr
e V '' (z)r 2
（3－9）
3.2.2对称轴附近的等位面形状
光电子技术第二章第二节PPT
2、 频域波动方程
在时谐条件下:
E( x, y, z, t ) E( x, y, z)eit
H ( x, y, z, t ) H ( x, y, z)eit
应用:
j
t
2 t 2
2
对于高频低电导无源材料,得到
2E n2 2E 0， 2H n2 2H 0
折射率表示为:
n c
r r
除铁磁性介质外,大多数介质得磁性都很弱,可以认为μr≈1。
z0由激光器的结构和参数所决定， 已知 z0，就可以求出所有其它参数。
图 2-28 高斯光束得扩展
2、 基模高斯光束基本特征:
1.光强与光功率
任何位置的光强都是径向距离的高斯函数，在轴上光强
最大，随着离轴距离的增加，光强按指数规律下降。
在 (z) 处，光强下降到轴上的 1 / e2 。
I(,
E
eE0
cos(t
kz)
eE0
cos
t
z v
eE0
cos2
t T
z
或者:
E eE0 cos(t k r )
(2) 单色平面光波得复数表示
为便于运算,经常把平面简谐光波得波函数写成复数形式。
例如
E
E e i(t kz) 0
或E E0e ikr
采用这种形式,可以用简单得指数运算代替比较繁杂得三角
(2)均匀性
P
与
E
的关系与位置无关，P在任0何 一 E处的极化率都是常数
(3)各P 向与同E 性的关系与矢量
E(r ,
t)
的取向无关，E
与
P平行
2 电介质得分类
(1)简单电介质 线性,均匀,各向同性,非色散。
光电子技术课件ppt2[1]
![光电子技术课件ppt2[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/2af4091da9956bec0975f46527d3240c8447a13d.png)
22
θ1
B
半波带 a 半波带
2
21′′
1 2 1′
2′
半波带 半波带
A λ/2
两个“半波带”上发的光在P处干涉相消
形成暗纹。 • 当a sin 时3，可将缝分成三个“半波带”
2
Bθ
a
P处近似为明纹中心
A
2024/10/13
λ/2
光电子技术与应用
23
• 当 a sin 2 时,可将缝分成四个“半波
I I1 I2 2 I1I2 cos ,
若 I1 = I2 = I0 ,
则
I
4I0
cos 2
2
( d sin 2 )
I
4I0
光强曲线
2024/10/13
-4 -2 0 2 4
-2 -1 0 1 2 k
x -2 x -1 0
x1
x2
x
-2 /d - /d 0 /d 2 /d sin
光电子技术与应用
E0 sin 2
2
E0 △Φ
令 a sin
2
有
Ep
E0
sin
又
I
E
2 p
，I0 E02
P点的光强
I
I0
sin
2
2024/10/13
光电子技术与应用
27
由 得
I
I0
sin
2
可
(1) 主极大（中央明纹中心）位置：
0处， 0 sin 1 (2) 极小（暗纹）位置：
f
a
a
——衍射反比定律
2024/10/13
光电子技术与应用
sin I
2024版年度《光学》全套课件
2024/2/2
常见衍射现象
单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射 等。 03
衍射现象应用
04 光谱分析、光学成像等。
15
偏振现象及其产生原因分析
偏振现象定义
偏振是指光波中电场矢量方向在传播过程中有规则变化的现 象。
偏振产生原因
光波为横波，其电场矢量与磁场矢量相互垂直，且均垂直于 传播方向。当光波经过某些物质时，其电场矢量方向受到限 制，从而产生偏振现象。
3
光电效应规律及应用 总结光电效应的规律，如光电效应方程、截止频 率等，并探讨其在现代科技中的应用。
2024/2/2
20
玻尔原子模型及其意义探讨
2024/2/2
玻尔原子模型提出背景
介绍玻尔提出原子模型的背景，包括当时物理学界对原子结构的 认识以及存在的困难。
玻尔原子模型内容及假设
详细阐述玻尔原子模型的内容，包括原子的定态假设、频率法则以 及电子的跃迁等。
《光学》全套课件
2024/2/2
1
CONTENTS
• 光的本质与传播 • 几何光学基础 • 波动光学基础 • 量子光学基础 • 非线性光学简介 • 现代光学技术发展趋势
2024/2/2
2
2024/2/2
01
光的本质与传播
3
光的波粒二象性
2024/2/2
光的波动性质
光在传播过程中表现出波动性，如干涉、 衍射等现象。
普朗克黑体辐射公式
02
介绍普朗克为解决黑体辐射问题提出的能量量子化假设，以及
由此导出的黑体辐射公式。
公式验证及意义
03
通过实验验证普朗克公式的正确性，并探讨其在物理学史上的
重要意义。
19
第二章透射电子显微镜ppt课件
b.成像/衍射模式选择。 •投影镜：进一步放大中间镜的 像。
透 射 电 镜 主 体 剖 面 图
三级放大成像示意图
2.1.3 观察记录系统
❖ 观察和记录系统包括荧光屏和照相机构。
❖ 荧光屏涂有在暗室操作条件下，人眼较敏感、发绿 光的荧光物质，有利于高放大倍数、低亮度图像的 聚集和观察。
❖ 照相机构是一个装在荧光屏下面，可以自动换片的 照相暗盒。胶片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度 很小的溴化物乳胶底片，为红色盲片，曝光时间很 短，一般只需几秒钟。
的导磁体来吸引部分磁场。
❖电磁式：通过电磁极间 的吸引和排斥来校正磁场。 通过改变两组电磁体的励 磁强度和磁场的方向实现 校正磁场。
消像散器一般安装在透镜的上、 下极靴之间
电磁式消像散示意图
聚光镜消像散调整
2.2.4 光阑（Diaphragm holders and choice of diaphragms）
❖ 新型电镜均采用电磁快门，与荧光屏联动。有的装 有自动曝光装置。现代电镜已开始装有电子数码照 相装置，即CCD相机。
真空系统
❖ 在电子显微镜中，凡是电子运行的 区域都要求有尽可能高的真空度。
电源与控制系统
❖ 电子显微镜需要两个独立的电源，即使电 子加速的小电流高压电源和使电子束聚焦 与成像的大电流低压磁透镜电源。
1. 电子枪
❖ 电子枪是透射电子显微镜的电子源。
❖ 常用的是热阴极三极电子枪，由发夹形钨丝阴极、栅
源电子极帽枪和的阳极组成。
，形阴成极自:阴偏 极灯丝通常用0.03和阴0.极1毫之米栅间的极钨:栅丝极作是成控V制形电。子束 电位差形。状电和发射强度的（也称
为控制极、韦氏圆筒）。
阳极间会阳聚极:阳极使从阴极发射 交叉点的形，电成通子 定获 向得 高较 速高电的子动流能，，也
透 射 电 镜 主 体 剖 面 图
三级放大成像示意图
2.1.3 观察记录系统
❖ 观察和记录系统包括荧光屏和照相机构。
❖ 荧光屏涂有在暗室操作条件下，人眼较敏感、发绿 光的荧光物质，有利于高放大倍数、低亮度图像的 聚集和观察。
❖ 照相机构是一个装在荧光屏下面，可以自动换片的 照相暗盒。胶片是一种对电子束曝光敏感、颗粒度 很小的溴化物乳胶底片，为红色盲片，曝光时间很 短，一般只需几秒钟。
的导磁体来吸引部分磁场。
❖电磁式：通过电磁极间 的吸引和排斥来校正磁场。 通过改变两组电磁体的励 磁强度和磁场的方向实现 校正磁场。
消像散器一般安装在透镜的上、 下极靴之间
电磁式消像散示意图
聚光镜消像散调整
2.2.4 光阑（Diaphragm holders and choice of diaphragms）
❖ 新型电镜均采用电磁快门，与荧光屏联动。有的装 有自动曝光装置。现代电镜已开始装有电子数码照 相装置，即CCD相机。
真空系统
❖ 在电子显微镜中，凡是电子运行的 区域都要求有尽可能高的真空度。
电源与控制系统
❖ 电子显微镜需要两个独立的电源，即使电 子加速的小电流高压电源和使电子束聚焦 与成像的大电流低压磁透镜电源。
1. 电子枪
❖ 电子枪是透射电子显微镜的电子源。
❖ 常用的是热阴极三极电子枪，由发夹形钨丝阴极、栅
源电子极帽枪和的阳极组成。
，形阴成极自:阴偏 极灯丝通常用0.03和阴0.极1毫之米栅间的极钨:栅丝极作是成控V制形电。子束 电位差形。状电和发射强度的（也称
为控制极、韦氏圆筒）。
阳极间会阳聚极:阳极使从阴极发射 交叉点的形，电成通子 定获 向得 高较 速高电的子动流能，，也
高中物理第二章波粒二象性第一节光电效应课件粤教版选修3-
②实验结论： a．能否产生光电效应与光的频率有关，与光的强度 和照射时间的长短无关． b．产生光电效应时，电路中电流大小与光的强度有 关，光的强度越大，电流越大． c．用不同频率的光去照射锌板，发现当频率低于某 一值 ν0 的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此， ν0 称为极限频率，对于不同的材料，极限频率不同．极限 频率对应的波长称为极限波长．
(2)探究遏止电压与光强及频率有无关系． ①实验原理： 从理论上来说，加反向电压后，从阴极逸出的光电 子向阳极运动时做减速运动，有一些本来能到达的，加 上反向电压后就到达不了．增大反向电压，到达的光电 子数减小，电路中的电流减小，当从金属表面逸出时具 有最大初动能的光电子刚好不能到达时，光电流为零．光 电子的最大初动能与遏止电压关系为：
答案：B
在光电效应的规律中，经典电磁理论能解释的有
() A．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时
才能发生光电效应 B．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入
射光频率的增大而增大 C．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬
时的，一般不超过 10－9 s D．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目随入
D．光电管的光电流值不因加在 A、K 间正向电压的 增大而增大
解析：光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极 限频率，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则单位 时间内产生的光电子数目就越多，A 项正确；当在 A、K 间加一数值为 U 的反向电压时，若 eU＝Ekm，则光电流 恰好为零，没有光电子到达阳极，B 项正确；当在 A、K 间加正向电压时，光电流在达到饱和光电流前会随正向电 压的增大而增大，达到饱和光电流后随正向电压的增大光 电流不变，C、D 错误．
第一节 光电效应
第二章 电子运动 强流电子光学 教学课件
（2－1）
•直角坐标系下的电子运动方程
d2x e
dy dz
dt 2 m (Ex dt Bz dt By )
d2y dt 2
e m
(E y
dz dt
Bx
dx dt
Bz )
d 2z dt 2
e m
(Ez
dx dt
By
dy dt
Bx )
（2－2）
2.1.2 电子运动速度
由电子在均匀电磁场中的能量变化方程：
v 2e5.932105 (m/s) （2－4）
m
2.2 电子在均匀电场中的运动
例2。如图平板电容器，当平板间距远小于平 板面积时，认为电场是均匀的，场强为E。求 电子以速度vo水平射入平板，求电子在平板内 的运动轨迹方程？画出电子的运动轨迹。
电子运动方程
y
eE
t2
2m
z v 0 t
2.2 电子在均匀电场中的运动
2.3.2 电子速度与B有夹角
均匀磁场中，电子速度与B有夹角
RL
v B
sin
f B 1 2 T
h 2 v cos （2－7）
B
2.4 电子在复合电磁场中的运动
假设坐标系原点为电子的出射点，t＝0时，电子初速 度为0。我们以超高频器件中，用来维持片状电子注的 正交电磁复合场为例，考察电子的运动轨迹。
2.3.1 电子速度垂直于B
均匀磁场中，电子速度垂直于B
RL
mvo eB
vo B
f
1
T
vo 2R
2B
（2－6）
分析： 1. 电子回旋频率与速度无关。或者说回旋周期与速度无关，仅与B成反比，
因此，当不同初速度的电子从相同点垂直入射磁场时，一个周期后，都会 回到入射点上，此即电子光学磁聚焦的基本理论依据。 2. 当磁场较弱或电子入射速度较大，电子回旋半径较大，如若此时电子轨迹 超出磁场分布范围，则磁场仅起偏转作用，也是电子棱镜的一种。
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质有关
四、光线传播有可逆性；存在磁场时，ne与电子运动
方向有关，可逆性不成立 五、电子轨迹连续变化，必须求解轨迹方程 六、空间电荷效应
一、电子速度垂直于B 二、电子速度与B有夹角α
重要参量： 1。回旋半径RL（拉莫半径） 2。回旋频率f 3。螺距h
2.3.1 电子速度垂直于B
均匀磁场中，电子速度垂直于B
RL
mvo eB
vo B
f
1
T
vo 2R
2B
（2－6）
分析： 1. 电子回旋频率与速度无关。或者说回旋周期与速度无关，仅与B成反比，
RL
v B
sin
f B 1 2 T
h 2 v cos （2－7）
B
2.4 电子在复合电磁场中的运动
假设坐标系原点为电子的出射点，t＝0时，电子初速 度为0。我们以超高频器件中，用来维持片状电子注的 正交电磁复合场为例，考察电子的运动轨迹。
d 2x dt 2
e m
(Ex
dy dt
Bz
dz dt
By )
d2y dt 2
e m
(E y
dz dt
Bx
dx dt
Bz )
d2z e
dx dy
dt 2 m (Ez dt By dt Bx )
2.4 电子在复合电磁场中的运动
初速为0时，电子在正交电磁场中任意点（经 过时间t）运动方程(摆线方程)为：
x
0ห้องสมุดไป่ตู้
y
E B
2
(1
c o s (
B t))
一、电子在均匀电场中的运动 二、电子在均匀磁场中的运动 三、电子在均匀复合场中的运动 2.3 电子光学与几何光学的比较
2.1.2 电子运动速度
例1. 如图所示：已知一平板二极管，阴极C的电位
为φo，电子以初速度vo从阴极Po点出发运动到P1点， P1点电位为φ1，求电子到达P1点时的速度v1？
因此，当不同初速度的电子从相同点垂直入射磁场时，一个周期后，都会 回到入射点上，此即电子光学磁聚焦的基本理论依据。 2. 当磁场较弱或电子入射速度较大，电子回旋半径较大，如若此时电子轨迹 超出磁场分布范围，则磁场仅起偏转作用，也是电子棱镜的一种。
2.3.2 电子速度与B有夹角
均匀磁场中，电子速度与B有夹角
电子光学
1. 2.
3.
4. 5. 6. 7.
绪论 第一章 几何光学基础
第二章 电子在均匀场中的运动
第三章 电子光学系统中的场 第四章 电子轨迹方程 第五章 场和电子轨迹的求解 第六章 应用实例及电子光学软件
第二章 电子在均匀场中的运动
教师：刘迎辉 电子科技大学物电学院
本章构成
2.1 直角坐标系下电子运动方程和电子运动速度 2.2 电子在均匀电磁场中的运动
z
E B
t
E B
2
sin
(
B
t)
（2－8）
电子运动方程(轮摆线轨迹)：
(yE B2)2(zE Bt)2(E B2)2
（2－9）
Z
显然： 1. 此电子轨迹为在Y—Z平面内的运动轨迹 2. 电子轨迹的圆心作匀速直线运动，方向为平行z轴方向 3. 圆周上一点电子的轨迹为旋轮线
2.5 电子光学与几何光学比较
电子运动方程
y
eE
t2
2m
z v 0 t
2.2 电子在均匀电场中的运动
电子在均匀静电场内的轨迹方程：
y eE z2 2mvo2
（2－5）
结论： 1。电子轨迹在均匀静电场中为抛物线，电场对电子起偏 转作用 2。均匀电场对电子的偏转作用与光线通过棱镜折射作用 类似，所以称为电子棱镜。
2.3 电子在均匀磁场中的运动
2.1.2 电子运动速度
电子运动速度可以通过空间电位来表示，下式 φ为相对阴极的电位差：
v 2e5.932105 (m/s) （2－4）
m
2.2 电子在均匀电场中的运动
例2。如图平板电容器，当平板间距远小于平 板面积时，认为电场是均匀的，场强为E。求 电子以速度vo水平射入平板，求电子在平板内 的运动轨迹方程？画出电子的运动轨迹。
相似性
一、几何光学中的 “光学透镜”和“光学棱镜” --电场和磁场对电子的作用（聚焦、偏转，成像） 形成各种“电子透镜”和“电子棱镜”
二、几何光学中的折射率
--电子光学中的折射率ne
2.5 电子光学与几何光学比较
相异性(注意)
一、电子光学折射率必须由场决定 二、两者折射率可选数值相差大 三、电子光学折射率连续可调，几何光学折射率与媒
四、光线传播有可逆性；存在磁场时，ne与电子运动
方向有关，可逆性不成立 五、电子轨迹连续变化，必须求解轨迹方程 六、空间电荷效应
一、电子速度垂直于B 二、电子速度与B有夹角α
重要参量： 1。回旋半径RL（拉莫半径） 2。回旋频率f 3。螺距h
2.3.1 电子速度垂直于B
均匀磁场中，电子速度垂直于B
RL
mvo eB
vo B
f
1
T
vo 2R
2B
（2－6）
分析： 1. 电子回旋频率与速度无关。或者说回旋周期与速度无关，仅与B成反比，
RL
v B
sin
f B 1 2 T
h 2 v cos （2－7）
B
2.4 电子在复合电磁场中的运动
假设坐标系原点为电子的出射点，t＝0时，电子初速 度为0。我们以超高频器件中，用来维持片状电子注的 正交电磁复合场为例，考察电子的运动轨迹。
d 2x dt 2
e m
(Ex
dy dt
Bz
dz dt
By )
d2y dt 2
e m
(E y
dz dt
Bx
dx dt
Bz )
d2z e
dx dy
dt 2 m (Ez dt By dt Bx )
2.4 电子在复合电磁场中的运动
初速为0时，电子在正交电磁场中任意点（经 过时间t）运动方程(摆线方程)为：
x
0ห้องสมุดไป่ตู้
y
E B
2
(1
c o s (
B t))
一、电子在均匀电场中的运动 二、电子在均匀磁场中的运动 三、电子在均匀复合场中的运动 2.3 电子光学与几何光学的比较
2.1.2 电子运动速度
例1. 如图所示：已知一平板二极管，阴极C的电位
为φo，电子以初速度vo从阴极Po点出发运动到P1点， P1点电位为φ1，求电子到达P1点时的速度v1？
因此，当不同初速度的电子从相同点垂直入射磁场时，一个周期后，都会 回到入射点上，此即电子光学磁聚焦的基本理论依据。 2. 当磁场较弱或电子入射速度较大，电子回旋半径较大，如若此时电子轨迹 超出磁场分布范围，则磁场仅起偏转作用，也是电子棱镜的一种。
2.3.2 电子速度与B有夹角
均匀磁场中，电子速度与B有夹角
电子光学
1. 2.
3.
4. 5. 6. 7.
绪论 第一章 几何光学基础
第二章 电子在均匀场中的运动
第三章 电子光学系统中的场 第四章 电子轨迹方程 第五章 场和电子轨迹的求解 第六章 应用实例及电子光学软件
第二章 电子在均匀场中的运动
教师：刘迎辉 电子科技大学物电学院
本章构成
2.1 直角坐标系下电子运动方程和电子运动速度 2.2 电子在均匀电磁场中的运动
z
E B
t
E B
2
sin
(
B
t)
（2－8）
电子运动方程(轮摆线轨迹)：
(yE B2)2(zE Bt)2(E B2)2
（2－9）
Z
显然： 1. 此电子轨迹为在Y—Z平面内的运动轨迹 2. 电子轨迹的圆心作匀速直线运动，方向为平行z轴方向 3. 圆周上一点电子的轨迹为旋轮线
2.5 电子光学与几何光学比较
电子运动方程
y
eE
t2
2m
z v 0 t
2.2 电子在均匀电场中的运动
电子在均匀静电场内的轨迹方程：
y eE z2 2mvo2
（2－5）
结论： 1。电子轨迹在均匀静电场中为抛物线，电场对电子起偏 转作用 2。均匀电场对电子的偏转作用与光线通过棱镜折射作用 类似，所以称为电子棱镜。
2.3 电子在均匀磁场中的运动
2.1.2 电子运动速度
电子运动速度可以通过空间电位来表示，下式 φ为相对阴极的电位差：
v 2e5.932105 (m/s) （2－4）
m
2.2 电子在均匀电场中的运动
例2。如图平板电容器，当平板间距远小于平 板面积时，认为电场是均匀的，场强为E。求 电子以速度vo水平射入平板，求电子在平板内 的运动轨迹方程？画出电子的运动轨迹。
相似性
一、几何光学中的 “光学透镜”和“光学棱镜” --电场和磁场对电子的作用（聚焦、偏转，成像） 形成各种“电子透镜”和“电子棱镜”
二、几何光学中的折射率
--电子光学中的折射率ne
2.5 电子光学与几何光学比较
相异性(注意)
一、电子光学折射率必须由场决定 二、两者折射率可选数值相差大 三、电子光学折射率连续可调，几何光学折射率与媒