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

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

81
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình Điều khiển chùm e trong điện, từ trường

ĐIỀU KHIỂN CHÙM E TRONG ĐIỆN , TỪ TRƢỜNG C KIÊN TRUNG 1 22/03 2014 NG
I. : 2 NG 22/03 2014
1- SỰ TƢƠNG TỰ QUANG –CƠ : QUANG CƠ  Một trong những nguyên lý  Trong cơ học cũng có cơ bản của quang học là nguyên lý Fermat. Theo nguyên lý tác dụng tối nguyên lý này, khi ánh sáng thiểu, đƣợc biểu diễn lan truyền từ điểm A đến điểm B thì trong tất cả các dƣới dạng toán học sau quỹ đạo có thể nó sẽ truyền theo quỹ đạo nào mà thời gian cần thiết để đi hết quỹ đạo là cực trị. (1) 3 NG 22/03 2014
Töø nguyeân lí Fermat ruùt ra 3 ñieàu kieän cô baûn trong quang hoïc: - Ñònh luaät truyeàn thaúng: Trong moâi tröôøng ñoàng nhaát vaø ñaúng höôùng ( vchieát suaát ñoàng ñeàu), aùnh saùng truyeàn theo  ox ñöôøng thaúng. - Ñònh luaät phaûn xaï: Khi tia saùng phaûn xaï treân maët phaân caùch giöõa hai moâi tröôøng thì goùc phaûn xaï baèng goùc tôùi. ’ =  (2) - Ñònh luaät khuùc xaï: Khi tia saùng ñi töø moâi tröôøng coù chieát suaát n1 sang moâi tröôøng coù chieát suaát n2, noù bò khuùc xaï ôû maët phaân caùch hai moâi tröôøng. Tæ soá giöõagoùc tôùi vaø goùc  phaûn xaï thoaû maõn ñieàu kieän: v vox  ’ n1 Sin n2 = n2 >n1 Sin n1 (3) 4 NG 22/03 2014 Hieän töôïng truyeàn thaúng, phaûn xaï, khuùc xaï
Theo nguyeân lí taùc duïng toái thieåu trong cơ học , moät haït chuyeån ñoäng töø ñieåm A ñeán ñieåm B trong tröôøng theá theo moät quyõ ñaïo xaùc ñònh cuõng tuaân theo nguyeân lí taùc duïng toái thieåu: B   mv  B 2    Wd dt  =   dt  =0 (4) A  A 2  mv 2 Wñ = 2 :ñoäng naêng cuûa haït. V: vaän toác cuûa haït. Giaû söû electron chuyeån ñoäng vaøo vuøng coù ñieän theá U töø ñieåm ban ñaàu Uo=0 vôùi vaän toác ban ñaàu v0=0. Theo ñònh luaät baûo toaøn naêng löôïng ta coù: mv 2  ν= m 2eU = eU (5) 2 5 NG 22/03 2014
Phöông trình (4) trôû thaønh:  B mv 2   B mv 2 ds   B mv    dt  =    =   ds  A 2  A 2 v  A 2  m Do = conts 2 B   Neân    vds  = 0 (6) A  Thay (5) vaøo (6) B  (4)  2eU   ds  =0 m  A  2e Do = Const m (7) B     U ds  = 0 Neân A  6 NG 22/03 2014
Ta thaáy hai bieåu thöùc (1) vaø (7) hoaøn toaøn töông töï nhau.  Coù theå xem quyõ ñaïo cuûa haït tích ñieän trong tröôøng tónh ñieän gioáng nhö ñöôøng ñi cuûa tia saùng trong moät moâi tröôøng xaùc ñònh. ÔÛ ñaây, U ñoùng vai troø töông töï chieát suaát n hay noùi caùch khaùc söï thay ñoåi cuûa Uñoái vôùi söï chuyeån ñoäng cuûa haït ñieän trong tröôøng tónh cuõng töông töï söï thay ñoåi cuûa chieát suaát trong moâi tröôøng truyeàn saùng. Söï töông töï naøy ñöôïc goïi laø söï töông töï quang cô, cho pheùp ta xaây döïng caùc ñònh luaät lan truyeàn cuûa caùc haït ñieän. 7 NG 22/03 2014
Caùc ñònh luaät ñoù coù theå coi laø caùc ñònh luaät quang hoïc cuûa chuøm caùc haït ñieän:  - Ñònh luaät truyeàn thaúng: Trong vuøng coù ñieän theá khoâng ñoåi ( U= Conts), haït tích ñieän chuyeån ñoäng thaúng.  - Ñònh luaät phaûn xaï: Neáu chuøm haït tích ñieän phaûn xaï treân beà maët ñaúng theá thì goùc tôùi vaø goùc phaûn xaï baèng nhau. 8 NG 22/03 2014
Ta ñi tìm ñieàu kieän phaûn xaï cuûa chuøm ñieän töû: Höôùng chuøm ñieän töû coù vaän toác ban ñaàu v0 vaø beà maët kim loaïi ( moät Colector) coù ñieän theá UC. Ñieàu kieän ñeå ñieän töû rôi leân Colector khi Colector tích ñieän aâm UC < 0: 2 mv  eUC ox 22  vo   mvo Cos 2  eU C (8) vox  ’ 2 9 NG Hieän töôïng phaûn xaï22/03 ñieä2014 n tö’
mvo2 Theo coâng thöùc (5) ta coù: = eU o 2 Cos 2 = eU oCos 2 = eU o 1  Sin   2  mv o 2 (9) 2 Töø (8) vaø (9) suy ra: eU o 1  Sin 2    e UC UC  Sin  1  laø ñieàu kieän ñeå chuøm ñieän töû rôi leân Colector. Uo  Ñieàu kieän ñeå chuøm tia phaûn xaï trôû laïi: UC Sin  1  Uo 10 NG 22/03 2014
- Ñònh luaät khuùc xaï: Khi haït ñieän chuyeån ñoäng töø vuøng coù ñieän theá U1 sang vuøng coù ñieän theá U2, höôùng chuyeån ñoäng vaø ñoä lôùn vaän toác seõ thay ñoåi vaø ñöôïc xaùc ñònh baèng ñònh luaät khuùc xaï:  v1x Sin   U2 v1y = v1 Sin U1  U1 = Const   E  v2 x U2 = Const > U1   v2 v2 y Hieän töôïng khuùc xaï chuøm haït ñieän Söï khuùc xaï cuûa chuøm haït ñieän laø do taùc duïng cuûa löïc ñieän tröôøng toàn taïi ôû moät lôùp moûng phaân caùch giöõa hai vuøng coù ñieän theá khaùc nhau. 11 NG 22/03 2014
Thaønh phaàn vaän toác vy vuoâng goùc vôùi maët phaân caùch thay ñoåi (seõ taêng leân neáu U2 > U1), thaønh phaàn vaän toác song song vôùi maët phaân caùch khoâng ñoåi: v1x = v2x (10) hay v1Sin = v2Sin maët khaùc, theo coâng thöùc (3): v1 = 2eU1 2eU 2 m v2 = m Phöông trình (10)  Sin = v2 = U2 (11) Sin v1 U1 12 NG 22/03 2014
So saùnh 2 phöông trình (3) vaø (11) ta thaáy: U ñoùng vai troø laø chieát suaát trong quang hình hoïc, do ñoù U ñöôïc goïi laø chieát suaát quang ñieän töû. Khi U1 < U2 –tröôøng taêng toác, thì goùc khuùc xaï nhoû hôn goùc tôùi, tröôøng coù taùc duïng hoäi tuï. Khi U 1> U 2 –tröôøng caûn, thì goùc khuùc xaï lôùn hôn goùc tôùi, tröôøng coù taùc duïng phaân kì. 22/03 2014 13 NG
 Nhöõng ñieåm khaùc nhau trong söï lan truyeàn cuûa tia saùng vaø chuyeån ñoäng cuûa haït mang ñieän: - Naêng löôïng cuûa electron chuyeån ñoäng trong ñieän tröôøng lieân tuïc thay ñoåi nhöng naêng löôïng cuûa photon cuûa tia saùng truyeàn qua moät moâi tröôøng trong suoát laø khoâng ñoåi ( theo ñònh luaät W =hv). - Ñöôøng ñi cuûa tia saùng trong quang hoïc thöôøng laø moät ñöôøng gaõy khuùc bao goàm nhieàu ñoaïn thaúng, coøn quyõ ñaïo cuûa electron laø moät ñöôøng cong.   14 Ñöôøng ñi cuûa tia saùng trong quang NG 22/03 2014hoïc
- Trong quang hình hoïc, hình daùng cuûa beà maët khuùc xaï vaø chieát suaát khoâng quan heä vôùi nhau. Trong quang ñieän töû, chieát suaát quang ñieän töû U vaø hình daïng cuûa maët ñaúng theá coù quan heä vôùi nhau. - Giaù trò cuûa chieát suaát quang ñieän töû coù theå thay ñoåi trong moät khoaûng roäng. Trong quang hình hoïc, chieát suaát cuûa moät moâi tröôøng cho tröôùc laø khoâng ñoåi, vaø caùc giaù trò n chæ coù theå thay ñoåi trong moät khoaûng nhoû (xaáp xæ töø 1 tôùi 3). 15 NG 22/03 2014
 Với e chuyển động trong điện trƣờng có thể chứng minh  Chúng ta thấy rằng có thể xem quỹ đạo của hạt tích điện trong trƣờng tĩnh điện giống nhƣ đƣờng đi của tia sáng lan truyền qua môi trƣờng xác định : U đóng vai trò nhƣ chiết suất. Ta gọi đó là sự tƣơng tự quang cơ. 16 NG 22/03 2014
Từ đó ta có định luật quang học của chùm hạt mang điện:  1. Định luật truyền thẳng: Trong vùng có điện thế không đổi, hạt tích điện chuyển động thẳng .  2. Định luật phản xạ: Khi chùm hạt tích điện phản xạ trên mặt đẳng thế thì góc phản xạ bằng góc tới.  3. Định luật khúc xạ: Khi hạt tích điện chuyển động từ vùng có thế U1 sang vùng có thế U2, hƣớng chuyển động và độ lớn của vận tốc sẽ thay đổi và đƣợc xác định bằng định luật khúc xạ : 17 NG 22/03 2014
Khi electron chuyển động trong từ trường chúng chịu tác dụng của lực từ    FL =q v B  Lực này phụ thuộc vào điện tích của hạt, độ lớn và hƣớng của vận tốc hạt mang điện. Do đó, trong trƣờng hợp từ trƣờng không có sự tƣơng tự nhƣ trong quang học: từ trƣờng là môi trƣờng bất đẳng hƣớng, còn điện trƣờng là môi trƣờng đẳng hƣớng. 18 NG 22/03 2014
2. QUỸ ĐẠO CỦA ELECTRON TRONG TỪ TRƯỜNG, ĐIỆN TRƯỜNG  Thấu kính điện tử đƣợc dùng để hội tụ hay phân kỳ chùm điện tử, tạo đƣợc bằng điện trƣờng không đồng nhất hay từ trƣờng không đồng nhất có đối xứng trục. 19 NG 22/03 2014
a. Chuyển động của electron trong điện trường: 20 NG 22/03 2014