電子光學

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電子光學是全國科學技術名詞審定委員會公布的一個科技名詞。

漢字作為一種形、音、義三位一體的符號系統，源於日月鳥獸之形，作為中華文明之標誌，連接中華民族的歷史、現在和未來，方正之間充滿美感。

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名詞解釋

電子光學 electron optics ，研究電子在電磁場中運動和電子束在電磁場中聚焦、成像、偏轉等規律的學科。1926年H.布許發表關於磁聚焦的論文，30年代W.格拉叟和O.謝爾赤發表關於旋轉對稱系統電子光學的理論，這些奠定了電子光學的理論基礎。

發展歷史

1926年H.布許發表關於磁聚焦的論文，30年代W·格拉叟和o·謝爾赤發表關於旋轉對稱系統電子光學的理論，這些奠定了電子光學的理論基礎。從此，電子光學開始形成為一門獨立的學科。電子光學同普通光學有許多相似之處。例如凸透鏡可使一束平行光線聚焦到一個點上；而某些軸對稱的電磁場（稱為電子透鏡）也可以使平行的電子束聚集到一點。在電子光學器件和儀器中，除採用電子透鏡外，還常應用垂直於電子束運動方向的電場和磁場使電子束偏轉。

為了分析、研究或設計電子光學系統，必須精確地求解電磁場並計算出電子軌跡 ，通常採用電子計算機求解。在電子光學器件和儀器中，若電子束被限制在離軸很近的範圍內，電子軌跡與軸的交角很小（即滿足傍軸條件）時，電子透鏡所成的像是理想像或稱高斯像。實際軌跡不可能完全滿足傍軸條件，因此實際形成的像總是和理想高斯像有一定的差別。這種差別稱為幾何像差，它同普通光學中的像差十分相似。幾何像差的大小決定成像品質的優劣。幾何像差大小及其克服辦法也是電子光學學科研究內容之一。廣義的電子光學還包括離子光學。電子光學是設計電子束管和電子離子儀器的理論基礎。電子光學已滲入到無線電電子學、電子顯微學、質譜學、電子能譜學、表面物理、材料科學、高能物理等領域中，凡是涉及到產生、控制和利用帶電粒子束的問題，都需要運用電子光學成果。 [1]

原理

電子光學和普通光學有許多相似的概念和原理，其中最主要的是折射率和最短光程原理。

電子光學折射率

若電子從電位為V1的區域進入電位為V2的區域，則其速率將從V1變為V2並滿足折射定律：V1sinα1=V2sinα2。

因此，靜電場中的電子光學折射率與電子動量mv成正比，亦即正比於電位V 的平方根；在相對論情況下，折射率正比於相對論電位Vr的平方根，Vr=V（10.978×10），V 以伏為單位。在靜電場中，電子光學折射率是空間位置的函數。在有磁場的情況下，折射率正比於廣義動量沿着電子軌跡切線方向的投影。

最短光程原理

這一原理與光學中的費馬原理等效。若沿着電子運動軌跡折射率的線積分為光程函數，則電子在電磁場中運動的軌跡是使光程函數取極值的曲線。利用最短光程原理可以導出電子在電磁場中運動的實際軌跡及其電子光學性質。