Линзы могут быть и магнитными. Как увидеть молекулу

Линзы могут быть и магнитными. Как увидеть молекулу

Линзы могут быть и магнитными. Как увидеть молекулу

Фокусировка частиц имеет множество применений. Например, в телевизионной трубке электроны, вылетающие из катода, фокусируются на экране в маленькое пятнышко. Но для того чтобы направить все электроны в одну точку экрана, необходимо собрать их в тонкий луч. Это стремление в свое время доставило создателям телевидения немало хлопот.

Дело в том, что любой электронный луч стремится разойтись, расфокусироваться из-за электрического (кулоновского)    расталкивания   одноименно   заряженных электронов. Правда, расталкиванию препятствуют силы собственного магнитного притяжения движущихся в одном направлении электронов. Эти силы стремятся сжать луч, и действие их станет понятным, если вспомнить, что два проводника с токами одного направления взаимно притягиваются из-за взаимодействия их магнитных полей.

Однако даже у пучка электронов, движущихся с околосветовой скоростью, полной компенсации действия обоих процессов нет, и пучок постепенно расходится. Чем ближе к экрану, тем дальше электроны отталкивают друг друга. В результате луч «разбухает», и если бы он упал на экран в таком виде, то на экране образовалось бы размазанное пятно. Пытаться таким «лохматым» лучом нарисовать четкое изображение невозможно.

Но веер электронных пучков можно сжать. Как это сделать? Вспомните, как подобные задачи решаются в оптике. На пути луча ставится обычная оптическая линза, которая фокусирует луч таким образом, чтобы фокус попал как раз на экран. Оказывается, электроны тоже можно нацеливать на экран, поставив на их пути линзы, только не оптические, а магнитные. Магнит помогает побороть «своенравие» электронов и не дает пучку сбиться с пути.

Магнитная линза, направляющая луч, — устройство несложное. В простейшем случае это катушка, насаженная на горловину трубки, которая создает магнитное поле, направленное вдоль оси трубки. Для электрона, летящего вдоль линии индукции магнитного поля, поле не помеха. Но стоит ему лишь сбиться с пути и отклониться от курса, как он попадает под воздействие магнитного поля. Теперь уже со всех сторон на электрон действуют силы. Летящие рядом соседи стремятся оттолкнуть его от оси. Анод электронной трубки продолжает тянуть его к экрану, а магнитное поле линзы заставляет описывать круг. Электронам ничего не остается делать, как лететь к экрану, но уже не по прямой, а виражами, совершая виток за витком. С каждым витком магнитные силы закручивают электрон сильнее — витки сгущаются и становятся меньше. Так гонимые полем электроны прижимаются к оси и попадают в одну и ту же точку экрана, образуя маленькое светящееся пятно.

 Сфокусированный электронный луч оказывается прекрасным исследовательским инструментом. Он позволяет решать задачу огромной важности: рассматривать в мельчайших подробностях микрообъекты. В микроскоп, в котором изображение создается электронами, можно «увидеть» предметы, недоступные для «зрения» оптического микроскопа.

Электронные микроскопы строят по схемам, очень похожим на схемы оптических микроскопов, но вместо линз из стекла используют магнитные линзы. Цилиндрически симметричный магнит с острыми кольцевыми наконечниками полюсов создает в малой области очень сильное магнитное поле. Он фокусирует электроны, летящие через эту область. На рисунке видно, как расходящиеся электроны собираются в параллельный пучок. Если теперь на пути поставить еще одну такую линзу, то она сфокусировала бы электроны снова в одну точку и получилось бы изображение источника.

Похожее ...

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>