磁透鏡檢視原始碼討論檢視歷史
磁透鏡是中國的一個科技名詞。
為什麼漢字是方塊字,這個問題雖然沒有明確的考證,但從古人觀察世界的方式中便可窺見一斑。《淮南子·覽冥訓[1]》說:「往古之時,四極廢,九州裂。天不兼覆,地不周載,火炎炎而不滅,水浩洋而不息,猛獸……於是女媧煉五色石以補蒼天,斷鰲足以立四極。」在古人心目中,「天圓地方[2]」,地是方形的,而且在這四方形地的盡頭,還有撐着的柱子。
名詞解釋
磁聚焦現象一般都是利用載流螺線管中激發的磁場來實現的。在實際應用中,大多用載流的短線圈所激發的非均勻磁場來實現磁聚焦作用。由於這種線圈的作用與光學中的透鏡作用相似,故稱磁透鏡。在顯像管、電子顯微鏡和真空器件中,常用磁透鏡來聚焦電子束。
原理
如果一個帶電粒子進入勻強磁場時,其速度v的方向與磁感強度B的方向成任意角度θ,則可將v分解成平行於B和垂直於B的兩個分量V∥和V⊥。因磁場的作用,垂直於B的速度分量V⊥雖不改變大小,卻不斷改變方向。在垂直於B的平面內作勻速圓周運動。平行於B的速度分量V∥不變,其運動是沿B方向的勻速直線運動。這兩種運動的合成,為螺旋線運動。此帶電粒子作螺旋運動時,螺旋線的半徑(即電子在磁場中作圓運動的迴旋半徑)為:
r=mV⊥/qB=mVsinθ/(qB)
粒子每轉一周前進的距離稱為螺距,用符號表示,則:
h=V∥T=2πmVcosθ/(qB)
上式中的T是粒子轉過一周所需的時間,稱為迴轉周期。
在勻強磁場中某點A處有一束帶電粒子,當帶電粒子的速度v與B的夾角很小、各粒子速率v大致相同時,這些粒子具有相同的螺距。經一個迴轉周期後,他們各自經過不同的螺距軌道重新會聚到A'點。發散粒子依靠磁場作用會聚於一點的現象稱為磁聚焦。它與光束經光學透鏡聚焦相類似。實際應用中,更多利用它產生的非勻強磁場聚焦。短線圈的作用類似光學中的透鏡,稱為磁透鏡。也可用於電子顯微鏡中。
螺線管
在物理學裡,術語螺線管指的是多重卷繞的導線,卷繞內部可以是空心的,或者有一個金屬芯。當有電流通過導線時,螺線管內部會產生均勻磁場。螺線管是很重要的元件·。很多物理實驗的正確操作需要有均勻磁場。螺線管也可以用為電磁鐵或電感器。
通電螺線管的極性跟電流方向間的關係,可以用右手螺旋定則來判斷。就是用右手握住螺線管,讓四根手指彎曲且跟螺線管中電流的方向一致,則大拇指所指的那端就是螺線管的N極。注意:右手螺旋定則中所說的「電流的方向」是指螺線管中「電流的環繞方向」,右手四根手指的彎曲方向應跟電流的環繞方向一致。
機電螺線管常見於電子彈珠檯、點陣式打印機、燃料噴射裝置等等。機電螺線管是由電磁感應線圈,卷繞於可移動的不鏽鋼或鐵材質的電樞(armature)外面,所組成的機電原件。當感應線圈乘載電流時,會有磁場產生,感應線圈變成一個電磁鐵,吸引或排斥電樞,造成電樞的移動。這機制所給出的機械力可以用來操控其它機械(像氣控閥或液壓閥)。機電螺線管給出的是近距離作用力;對於遠距離,作用力會顯得微弱。由於可以用控制電路直接控制,機電螺線管的反應時間非常快速。
比較
光學透鏡成像時,物距L1、象距L2、焦距f三者之間滿足右圖1所示關係式:
由於光學透鏡的焦距f是不能改變的,要滿足成像條件,必須同時改變L1和L2。
與光學透鏡相似,電磁透鏡成像時也必須滿足式。但磁透鏡的焦距可以通過改變線圈中通過電流的大小來調節。採用磁透鏡成像時,可以在固定L1的情況下,改變f和L2來滿足成像條件;也可以保持L2不變,改變f和L1來滿足成像條件。
參考文獻
- ↑ 經典古文100篇(34) 淮南子·覽冥訓,搜狐,2019-04-15
- ↑ 「天圓地方」的漢字不是你想的那麼簡單,搜狐,2019-03-16