07电子波与电磁透镜原理.pptx

11 电子波电子波2 电磁透镜原理电磁透镜原理电子波与电磁透镜原理电子波与电磁透镜原理2机械波机械波34水波水波5电磁波电磁波电场电场磁场磁场ZYX 传输方向传输方向6电磁波的粒子性电磁波的粒子性78德德布布罗罗意意（1892-1987）法法国国科科学学家家。1924年年发发表表电电子子波波论论文文1929年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖薛定谔奥地利物理学家薛定谔奥地利物理学家1933年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖91927年，贝尔实验室的两名研究员戴维森和革末验证了电子的波动性。年，贝尔实验室的两名研究员戴维森和革末验证了电子的波动性。1928年，年，GP汤姆逊进行了汤姆逊进行了多晶体多晶体电子衍射试验；电子衍射试验；1937年，戴维森和汤姆逊获诺贝尔物理学奖。年，戴维森和汤姆逊获诺贝尔物理学奖。101937年，克林顿年，克林顿.戴维森戴维森，因发现，因发现晶体对电子的衍射作用荣获诺贝尔晶体对电子的衍射作用荣获诺贝尔物理学奖。物理学奖。1956年，贝尔实验室科学家威廉年，贝尔实验室科学家威廉肖克利、约翰肖克利、约翰巴丁、沃尔特巴丁、沃尔特布拉布拉顿，因研制晶体管获诺贝尔奖。顿，因研制晶体管获诺贝尔奖。1977年，安德森，因在玻璃和磁年，安德森，因在玻璃和磁性材料电子结构方面取得的成就获性材料电子结构方面取得的成就获得诺贝尔物理学奖。得诺贝尔物理学奖。1978年，彭齐亚斯和威尔逊，因年，彭齐亚斯和威尔逊，因发现宇宙微波背景辐射共享诺贝尔发现宇宙微波背景辐射共享诺贝尔物理学奖。物理学奖。1997年，年，朱棣文朱棣文，因在激光冷却，因在激光冷却和和“捕获捕获”原子方面的贡献荣获诺原子方面的贡献荣获诺贝尔物理学奖。贝尔物理学奖。1998年，霍斯特年，霍斯特斯多莫尔、罗伯特斯多莫尔、罗伯特拉夫林和拉夫林和崔琦崔琦，因发现并研究电，因发现并研究电子的分数量子霍尔效应，共享物理学诺贝尔奖。子的分数量子霍尔效应，共享物理学诺贝尔奖。贝尔实验室大楼贝尔实验室大楼 11父亲父亲JJ汤姆逊因研究阴极射线并发汤姆逊因研究阴极射线并发现电子，荣获现电子，荣获1906年诺贝尔奖年诺贝尔奖父亲发现电子粒子性，找到第一个基父亲发现电子粒子性，找到第一个基本粒子本粒子电子，称他为电子之父电子，称他为电子之父儿子儿子GP汤姆逊因电子衍射实验证实汤姆逊因电子衍射实验证实物质波，荣获物质波，荣获1937年诺贝尔奖年诺贝尔奖儿子儿子发现电子波动性，发现电子波动性，父子都得诺贝尔父子都得诺贝尔奖，前后相隔奖，前后相隔31年年 1219271927年年 位置和动量不确定关系位置和动量不确定关系 能能量和时间不确定关系量和时间不确定关系 19321932年获得诺贝尔物理奖年获得诺贝尔物理奖 1314用扫描隧道显微镜用扫描隧道显微镜搬动搬动48个个Fe原子到原子到Cu表面表面构成量子围栏构成量子围栏 1516 宏观物体的波动性宏观物体的波动性17波粒二相性波粒二相性181 电子波电子波2 电磁透镜原理电磁透镜原理电子波与电磁透镜原理电子波与电磁透镜原理19透镜透镜SEM 成像成像光学成像光学成像需要一个需要一个“透镜透镜”物物像像20电电磁磁透透镜镜21带电粒子在均匀磁场中的运动带电粒子在均匀磁场中的运动1.时时匀速直匀速直线运动线运动B222.时时旋转半径随：旋转半径随：速度增加而增加速度增加而增加磁场强度磁场强度增加而减小增加而减小可望实现可望实现“聚焦聚焦”233.分解为分解为和和有望形成有望形成“焦距焦距”24带电粒子在非均匀磁场中的运动带电粒子在非均匀磁场中的运动带电粒子在非均匀磁场也作螺旋线运动，但：带电粒子在非均匀磁场也作螺旋线运动，但：常量常量2526BrBzBvtqvtBrqvtBzvzqvzBrBrBzBvtqvtBrqvtBzvzqvzBr初速度初速度形成切向力形成切向力形成螺旋运动，随磁形成螺旋运动，随磁场强度变化，圆周半场强度变化，圆周半径变化。径变化。到达到达B点点继续聚焦继续聚焦电子电子2728设电磁透镜的物距为设电磁透镜的物距为L1，像距为，像距为L2，焦距为，焦距为f电磁透镜的放大倍数电磁透镜的放大倍数L2L129式中：式中：U加速电压加速电压 I 激磁电流激磁电流 N激磁线圈的匝数激磁线圈的匝数 30 电磁透镜是会聚透镜。电磁透镜是会聚透镜。不管不管I方向如何，方向如何，f总是正的。总是正的。电磁透镜的焦距、放大倍数是变化、可调的。电磁透镜的焦距、放大倍数是变化、可调的。IfM 电子波在电磁透镜中的运动与可见光在玻璃透电子波在电磁透镜中的运动与可见光在玻璃透镜中的运动相似，也用双凸球面符号表示。镜中的运动相似，也用双凸球面符号表示。特点特点31总结：总结：1.电子具有波动性，可以用来成像电子具有波动性，可以用来成像2.非均匀磁场可以聚焦电子束，形成磁透镜非均匀磁场可以聚焦电子束，形成磁透镜思考：思考：电子波动性电子波动性如何试验验如何试验验证？证？预习：预习：电磁透镜结电磁透镜结构、像差与构、像差与分辨率。分辨率。