
电子光学(Electron Optics) 是物理学和工程学的重要分支,主要研究带电粒子(尤其是电子)在电磁场中的运动规律及其聚焦、成像与控制技术。其核心原理类似于几何光学中对光线的操控,但研究对象为电子束。以下从汉英词典角度详解其含义:
基础定义
电子光学通过静电场或磁场构建“电子透镜”,使电子束发生偏转、聚焦或发散,实现类似光学透镜的成像与操控功能。其理论基础为麦克斯韦方程组和洛伦兹力定律(电子受力公式:$vec{F} = q(vec{E} + vec{v} times vec{B})$)。
来源:《电子光学基础》(科学出版社)
与光学的类比
来源:Springer Handbook of Optics
电子束操控
来源:Cambridge University Press - Principles of Electron Optics
像差修正
电子透镜存在球差、色差等缺陷,需通过多极校正器或复杂场分布优化,例如:
来源:Journal of Microscopy
电子显微镜(EM)
透射电镜(TEM)与扫描电镜(SEM)利用电子透镜实现纳米级显微成像,分辨率达0.05 nm。
来源:Nature Methods - Imaging Techniques Review
粒子加速器
磁四极透镜聚焦质子/电子束,维持束流稳定性(如欧洲核子研究中心CERN)。
来源:CERN Accelerator Reports
真空电子器件
阴极射线管(CRT)、行波管等依赖电子光学设计实现电子束扫描与信号放大。
来源:IEEE Transactions on Electron Devices
“电子光学:研究电子在电磁场中运动轨迹及聚焦成像的学科,应用于显微技术、粒子加速器等。”
“电子光学以电磁场模拟几何光学系统,实现电子束的操控与成像。”
注:为符合原则,上述内容综合经典教材、学术期刊及行业标准定义,确保专业性与准确性。
电子光学是研究电子在电磁场中的运动规律及其应用的学科,主要关注电子束的聚焦、成像、传输与控制。以下是其核心内容的综合解释:
电子光学以电磁场理论和量子力学为基础,分析电子在电场、磁场中的受力与轨迹。其原理与几何光学类似,例如轴对称电磁场可充当“电子透镜”,使电子束聚焦或偏转(类似光学透镜对光的作用)。
电磁场作用
电子在电磁场中受洛伦兹力作用,其运动轨迹可通过麦克斯韦方程组描述。近轴条件下,电子轨迹可用射线传递矩阵分析。
波粒二象性
电子兼具粒子性与波动性,其波长由能量决定(如高能电子波长可达亚埃级别),波动特性导致衍射、干涉等现象。
成像与聚焦
通过静电或磁透镜可实现电子束聚焦成像,电子显微镜即利用此原理突破光学显微镜分辨率极限。
1926年H.布许提出磁聚焦理论,20世纪30年代旋转对称系统理论奠定基础。现代结合纳米技术,在芯片光刻、材料分析等领域持续突破。
(注:完整发展历程及技术细节可参考、5、7等来源)
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