Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Единица энергетической силы света— ватт на стерадиан (Вт/ср). Энергетическая яркость (лучистость) В, — величина, равная отношению энергетической силы света Л/, элемента излучающей поверхности к площади Л5 проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения: В, =/г/,/Ь5. Единица энергетичесной яркости— ватт на стераднан-метр в квадрате (Вт/(ср м')). Энергетическая освещенность (облученность) Е, характеризует величину потока излучения, падающего на единицу освещаемой поверхности. Единица энергетической освещенности совпадает с единицей энергетической светимости (Вт/м').
2. Световые величины. При оптических измерениях используются различные приемники излучения (например, глаз, фотоэлементы, фотоумножители), которые не обладают одинаковой чувствительностью к энергии различных длин волн, являясь, таким образом, селектнвными (нзбирательнымн). Каждый приемник излучения характеризуется своей кривой чувствительности к свету разлнчнык длин волн. Поэтому световые измерения, являясь субъективными, отличаются от объективных, энергетических и для ннх вводятся световые единицы, используемые только для видимого света. Основной световой единицей в СИ является единица силы света — кандела (кд), определение которой дано выше (см.
Введение). Определение световых единиц аналогично энергетическим. Световой поток Ф определяется как мощность оптического излучения по вызываемому им световому ощущению (по его действию на селективный приемник света с заданной спектральной чувствительностью). Единица светового потока — люмен (лм): ! лм — световой поток, испускаемый точечным источником силой света в 1 кд внутри телесного угла в 1 ср (при равномерности поля излучения внутри телесного угла) (! лм = 1 кд ср). Светимость )тг определяется соотношением Единица светимости — люмен на метр в квадрате (лм/м').
Яркость В„светящейся поверхности в некотором направлении гр есть величина, равная отношению силы света / в этом направлении к площади 5 проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению: В =!/(5 соз гр). Единица яркости — кандела на метр в квадрате (кд/м'). Освещенность Š— величина, равная отношению светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади 5 этой по- Г л а н э 2!. Элементы геометрической и электронной оптньн верхности: Е = Ф/о. Единица освещенности — люкс (лк): ! лк — освещенность поверхности, на 1 и' которой падает световой поток в ! лм (! ли= ! лм/и').
2 169. Элементы электронной оптики Область физики и техники, в которой изучаются вопросы формирования, фокусировки и отклонения пучков заряженных частиц и получения с их помощью изображений под действием электрических и магнитных полей в вакууме, называется электронной оптикой. Комбинируя различные электронно-оптические элементы— электронные линзы, зеркала, призмы,— получают электронно-оптические приборы, например электронно-лучевую трубку, электронный микроскоп, электронно-оптический преобразователь.
1. Электронные линзы представляют собой устройства, с помощью электрических и магнитых полей которых формируются и фокусируются пучки заряженных частиц. Существуют электростатические и магнитные линзы. В качестве электростатической линзы может быть использовано электрическое поле с вогнутыми и выпуклыми эквипотенциальными поверхностями, например в системах металлических электродов и диафрагм, обладаюших осевой симметрией. На рис. 240 изображена простейшая собирающая электростатическая линза, где А — точка предмета, !э — ее иэображение, пунктиром изображены линии напряженности поля.
Магнитная линза обычно представляет собой соленоид с сильным магнитным полем, коаксиальным пучку электронов. Что- Рис. 240 бы магнитное поле сконцентрировать на оси симметрии, соленоид помешают в железный кожух с узким внутренним кольцевым разрезом. Если расходящийся пучок заряженных частиц попадает в однородное магнитное поле, направленное вдоль осн пучка, то скорость каж.
дой частицы можно разложить на дна компонента поперечный и продольный. Первый из них определнет равномерное движение по окружности в плоскости, перпендикулярной направлению полн (см. 4 ! 15), второй — равномерное прямолинейное движение вдоль поля. Результирующее движение частицы будет происходить по спирали, ось которой совпадает с направлением поля. Для электронов, испускаемых под различными углами, нормальные составляющие скоростей будут различны, т. е. будут различны н радиусы опнсынземых нми спиралей. Однако отношение нормальных састяэляющих скорости к радиусам спиралей за период ярзщения (см.$ !!5) будет для всех электронов одинаково; следовательно, через один оборот эсе электроны сфакусируются я од.
ной н той же точке нв осн магнитной линзы. «Преломление» электростатических и магнитных линз зависит от их фокусных расстояний, которые определяются устройством линзы, скоростью электронов, разностью потенциалов, приложенной к электродам (электростатическаи линза), и индукцней магнитного поля (магнитная линза) . Изменяя разность потенциалов или регулируя ток в катушке, можно изменить фокусное расстояние линз. Стигматическое изображение предметов в электронных линзах получается только для паракснальных электронных пучков. Как и в оптических системах (см.
$ !67), в электронно-оптических элементах также имеют место погрешности; сферическая аберра. ция, кома, дисторсия, астигматизм. При разбросе скоростей электронов в пучке наблюдается также и хроматическая аберрация. Аберрации ухудшают разрешаюшую способность и качество изображения, а поэтому в каждом конкретном случае необходимо их устранять. 2. Электронный микроскоп — зто устройство, предназначенное для получения изображения микрообъектов; в нем в отличие от оптического микроскопа вместо световых лучей используют уско- З Оптика Кнантннаи 27О нрипн.ш нняунаннн Рис. 242 Рнс.
241 ренные до больших энергий (30 — 100 кэВ и более) в условиях глубокого вакуума (примерно 0,1 мПа) электронные пучки, а вместо обычных линз — электронные линзы. В электронных микроскопах предметы рассматриваются либо в проходящем; либо в отраженном потоке электронов, поэтому различают просвечивающие и отражательные электронные микроскопы. На рис. 241 приведена принципиальная схема просвечивающего электронного микроскопа. Электронный пучок, формируемый электронной пушкой 7, попадает в область действия конденсорной линзы 2, которая фокусирует на объекте 3 электронный пучок необходимого сечения и интенсивности. Пройдя объект и испытав в нем отклонения, электроны проходят вторую магнитную линзу — объектив 4— и собираются ею в промежуточное изо.
бражение 5. Затем с помощью проекционной линзы б иа флуоресцирующем экране достигается окончательное изображение 7. Разрешающая способность электронного микроскопа ограничивается, с одной стороны, волновыми свойствами (дифрак- цией) электронов, с другой — аберрациями электронных линз.
Согласно теории, разрешающая способность микроскопа пропорциональна длине волны, а так как длина волны применяемых электронных пучков (примерно 1 пм) в тысячи раз меньше длины волны световых лучей, то разрешение электронных микроскопов соответственно больше и составляет 0,0!в 0,000! мкм (для оптических микроскопов приблизительно равно 0,2 — 0,3 мкм). С помощью электронных микроскопов можно добиться значительно ббльших увеличений (до 10 раз), что позволяет наблюдать детали структур размерами О,! нм.
3. Электронно-оптический преобразователь — это устройство, предназначенное для усиления яркости светового изображения и преобразования невидимого глазом изображения объекта (например, в инфракрасных или ультрафиолетовых лучах) в видимое. Схема простейшего электронно-оптического преобразователя при. ведеиа на рис. 242. Изображение предмета А с помощью оптической линзы ! проецируется на фотокатод 2. Излучение от объекта вызывает с поверхности фотокатода фотоэлектронную эмиссию, пропорциональную распределению яркости спроецированного на него изображения, фото- электроны, ускоренные электрическим полем (д — ускоряющий электрод), фокуснруютси с помощью электронной линзы 4 на флуоресцнрующий экран Б, где электронное изображение преобразуется в световое (получается окончательное изображение А").
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
