Электронно-оптический показатель

Оставаясь в рамках разумных приближений, дифракцию на клиновидном кристалле можно описать с помощью теории прохождения через плоскопараллельный кристалл. Детально это сделал Като [247]. Для получения волны, выходящей в вакуум, вводятся граничные условия для выходной поверхности, не параллельной входной. Из элементарных соображений следует, что поскольку кристалл имеет два значения для электронно-оптического показателя преломления, соответствующие коэффициентам потенциала и падающая, и дифракционная волны будут преломляться призмой кристалла и дадут две волны, выходящие при мало отличающихся направлениях. Тогда каждое пятно в дифракционной картине будет расщепляться на пару двух близких пятен. У выходной грани кристалла два волновых поля будут интерферировать, давая синусоидальное изменение интенсивности с толщиной, которое наблюдается затем либо в прошедшем, либо в дифрагировавшем пучках. Таким образом, электронно-микроскопические изображения в светлом или темном поле покажут картину синусоидальных полос, пересекающих изображение клина (фиг. 9.6). [c.201]

Электронно-оптический показатель преломления [c.39]

Это чрезвычайно важное замечание, влекущее за собой множество следствий. Прежде чем перейти к ним, исследуем структуру электронно-оптического показателя преломления. (Термин является традиционным и применяется к любой заряженной частице с импульсом р и зарядом Q.) [c.40]

При наличии магнитного поля электронно-оптический показатель преломления зависит не только от полей, но также и от мгновенного направления движения частицы. В этом случае п не только неоднородно (зависит от точки пространства), но и неизотропно (зависит от направления). [c.40]

Наиболее важное следствие введения электронно-оптического показателя преломления заключается в возможности непосредственного применения геометрической оптики к движению пучков заряженных частиц в электромагнитных полях. Можно говорить о фокусировке пучков заряженных частиц полями, подобно тому как говорят о фокусировке световых лучей оптическими линзами. Можно построить электростатические и магнитные линзы и ввести для них кардинальные точки, указанные в разд. 1.4.2. Хотя такого рода линзы физически отличаются от оптических линз, основные принципы их действия остаются теми же. Наиболее важное практическое различие заключается в том, что в электронных и ионных линзах показатель преломления изменяется непрерывно, в то время как в собственно оптических линзах показатель преломления почти всегда изменяется дискретно. Вследствие этого практически любое распределение полей может представлять собой электронный и ионный оптический элемент. Более того, зависимость показателя преломления от направления движения частиц в световой оптике отсутствует. Таким образом, возможности электронной и ионной оптики значительно богаче. [c.41]

Мы рассмотрели основные законы движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Сначала мы определили лагранжиан частиц (уравнение (2.15)). Закон сохранения энергии позволил представить скорость частицы в виде функции потенциала (уравнение (2.31)). Затем были получены релятивистские уравнения движения (2.50) — (2.52) в обобщенной ортогональной криволинейной системе координат. Были рассмотрены частные случаи уравнений движения в декартовой (уравнения (2.53) — (2.55) и цилиндрической (2.60)—(2.62) системах координат. Уравнения движения были затем преобразованы в траекторные уравнения (2.76) —(2.77), (2.80), (2.81) и (2.84) — (2.85) соответственно. Мы ввели релятивистский потенциал (уравнение (2.89)) и показали, что он позволяет использовать нерелятивистские уравнения в магнитных полях даже в случае высоких энергий частиц. Затем был введен электронно-оптический показатель преломления (соотношение (2.92)) и установлены аналогии между геометрической оптикой, с одной стороны, и электронной и ионной оптикой, — с другой. Были определены траектории частиц в однородных электростатическом и магнитном полях посредством точного решения траекторных уравнений. В качестве практических примеров рассмотрены плоские конденсаторы, длинные магнитные линзы, электростатические и магнитные отклоняющие системы, простые анализаторы масс и скоростей. Наконец, были приведены законы подобия электронной и ионной оптики (соотношения (2.183) — (2.188) и (2.190)). [c.63]

Более точный метод состоит в том, чтобы использовать значения смещения и наклона луча в конце траектории в качестве начальных условий и проделать вычисления в обратном порядке. Для электростатических линз разность между конечными значениями, полученная таким образом, и исходными начальными значениями определяет ошибку вычислений. Следует тем не менее быть осторожным при рассмотрении магнитных линз. Как следствие анизотропии электронного оптического показателя преломления (разд. 2.6) траектории в магнитных линзах в общем случае необратимы. Проецирование траектории на вращающуюся меридиональную плоскость тем не менее по-прежнему пригодно для этих целей. Метод назад — вперед также пригоден для аберрационных коэффициентов, отнесенных к объекту и изображению, с последующей проверкой соотношений между этими коэффициентами. [c.365]

Теория Максвелла установила связь между электрическим, магнитным и оптическим параметрами среды. Однако поскольку, по Максвеллу, е и р. — величины, не зависящие от длины волны света, то явление дисперсии (зависимость показателя преломления от длины волны) оставалось необъясненным в рамках электромагнитной теории. Этот пробел был заполнен после того, как Лорентц предложил электронную теорию, согласно которой диэлектрическая проницаемость среды зависит от длины волны падающего света. [c.7]

Итак, показатель преломления среды определяется через оптическую поляризуемость атома (поляризуемость, обусловленную полем световой волны), и, таким образом, задача дисперсии — нахождение зависимости п от X — сводится к нахождению вида зависимости оптической поляризуемости от длины волны (или от частоты, так как ы = 2пс/1, где с— скорость света). Поскольку поляризуемость связана со смещением электрона г из положения равновесия, задача дисперсии сводится к нахождению г из уравнения движения электрона. [c.270]

В этом случае строгое решение задачи, основанное на волновой теории, практически не отличается от решения, найденного методом геометрической (лучевой) оптики. Установив, как зависит показатель преломления от свойств среды, т. е. от силовых полей, в которых движется электрон, мы можем рассчитать его движение по правилам геометрической оптики. С другой стороны, можно рассчитать движение электрона по обычным законам механики, зная силы, действующие на электрон. На возможность рассмотрения механической задачи с оптической точки зрения указывалось уже давно. Более 100 лет назад Гамильтон (около 1830 г.) показал, что уравнениям механики можно придать вид, вполне аналогичный уравнениям геометрической оптики. Первые можно представить в виде соотношения, выражающего принцип наименьшего действия (принцип Мопертюи, из которого можно получить уравнения ньютоновой механики), а вторые — в виде соотношения, выражающего принцип наименьшего оптического пути (принцип Ферма, из которого следуют законы геометрической оптики, см. 69). Оба эти принципа имеют вполне тождественное выражение, если подходящим образом ввести понятие показателя преломления. Блестящим результатом современной теории является то обстоятельство, что устанавливаемый ею показатель преломления связан с параметрами, характеризующими силовые поля, в которых движется частица, именно так, как требуется для отождествления принципа [c.358]

Как правило, раз.тичны и задачи исследований объектов этих двух групп. Если исследование методами голографической интерферометрии слабых фазовых объектов ставит своей конечной целью определить по распределению показателя преломления плотность газа, концентрацию атомов и электронов, температуру и другие параметры, то применение этих методов к оптическим. элементам дает возможность проверить их характеристики на качество. [c.32]

Как уже указывалось, сущность взаимодействия света с веществом сводится к интерференции падающей электромагнитной волны со вторичными волнами, возникающими вследствие колебаний электронов (или ионов) вещества, приведенных в колебательное движение полем падающей волны. Поскольку главную роль в оптических явлениях играет электрон, то в дальнейшем будем говорить об электроне, хотя все наши рассуждения остаются справедливыми и для других заряженных частиц, входящих в состав атома. В частности, при исследовании показателя преломления в длинноволновом (инфра- [c.89]

Зависимость е от частоты. Как уже отмечалось, время установления электронной и ионной поляризации весьма мало поляризация диэлектриков в этом случае полностью устанавливается за очень небольшое время по сравнению с полупериодом напряжения даже при наиболее высоких частотах, используемых 3 электротехнике и радиотехнике. Поэтому у таких диэлектриков нет заметной зависимости е от частоты (рис. 4.4). У этих веществ квадрат показателя преломления п в оптическом диапазоне частот практически равен е на радиочастотах. Например, для неполярного газа -водорода - при нормальных давлениях и температуре п = 1,00014, п = 1,00028, =1,00027-, для неполярной жидкости - бензола - п=1,55, п =2.40 =2,56, а для алмаза - вещества с очень большим значением показателя преломления -п=2,40, п =5,76 =5,7. [c.93]

Причиной отказов в работе приборов и систем управления могут быть различные физико-химические -Процессы, протекающие в конструкционных материалах.. Нередко это связано с атмосферной коррозией металлов (например, окисление контактов в слаботочных. цепях, разрушение токоведущих каналов в печатных н интегральных модулях электронно-вычислительной тех-.ники, изменение оптических параметров металлических светоотражающих поверхностей в оптических системах или в системах передачи электромагнитных колебаний), Совершенно очевидно, что все эти вопросы влияют на экономические показатели, а следовательно и на эффективность производства. [c.6]

Объяснение оптической дисперсии окажется более затруднительным. Классические теории (включая электронную теорию) описывают лишь усредненный результат этого явления, которое вызвано сложными элементарными взаимодействиями между излучением и атомами мы будем здесь, несомненно, вынуждены тщательно отличать истинное движение энергии от распространения суммарного интерференционного состояния. Вид резонанса, проявляющийся в изменении показателя преломления, более не представляется несовместимым с прерывностью света. [c.639]

Формула (1-19) описывает изменение отражательной способности металлов в зависимости от оптических констант п и %. При этом следует иметь в виду, что показатель поглощения % характеризует здесь не истинное поглощение, связанное с переходом электромагнитной энергии в теплоту, а затухание, связанное в основном со скин-эффектом. Из падающего на поверхность металла излучения поглощается и переходит в джоулево тепло весьма незначительная часть энергии поля. Основная доля падающей энергии отражается обратно в окружающую среду. Это отражение связано с интенсивным излучением электронами металла вторичных волн под действием поля падающей волны. [c.23]

При электронно-лучевой сварке кинетическая энергия пучка электронов используется для расплавления стыка примыкающих друг к другу деталей и образования сварного шва. Электронный луч обеспечивает высокую удельную мощность на поверхности пятна нагрева. По этому показателю (табл. 24) электронный луч почти одинаков со световым лучом оптического квантового генератора (лазера) и существенно превосходит традиционные источники нагрева, применяемые при сварке. [c.244]

Световые волны представляют собой электромагнитное поле, для полного описания которого требуются четыре основных векторных поля Е, Н, D и В. Для определения состояния поляризации световых волн используется вектор электрического поля. Такой выбор связан с тем, что в большинстве оптических сред физические взаимодействия с волной осуществляются через электрическое поле. Основной интерес к изучению поляризации световых волн обусловлен тем, что во многих веществах (анизотропные среды) показатель преломления зависит от направления колебаний вектора электрического поля Е. Это явление можно объяснить движением электронов, которые раскачиваются электрическим полем световых волн. Для иллюстрации этого предположим, что анизотропное вещество состоит из несферических иглообразных молекул, причем все молекулы ориентированы таким образом, что их большие оси параллельны друг другу. Пусть в таком веществе распространяется электромагнитная волна. Вследствие анизотропной структуры молекул электрическое поле, параллельное осям молекул, будет сильнее смещать электроны вещества относительно их равновесного положения, чем электрическое поле, перпендикулярное осям молекул. Поэ- [c.63]

Следует отметить, что нелинейные коэффициенты ГВГ являются чувствительными функциями показателей преломления, которые в свою очередь определяются количеством связей в единичной ячейке. Кроме того, эксперименты показывают, что высокая электронная поляризуемость ионов, входящих в состав кристаллической решетки, обусловливает высокие коэффициенты линейных и нелинейных оптических эффектов. Поэтому тензорные коэффициенты р характеризуют микроскопические свойства соединений. [c.363]

Применение голографии в микроскопии основано главным образом на том, что реконструкцию можно осуществить светом, длина волны которого отлична от длины волны излучения, используемого при записи. Если при реконструкции используется более длинноволновое излучение, то происходит увеличение изображения. Таким образом, было бы очень выгодно записывать голограмму с помощью рентгеновского излучения, а реконструкцию осуществлять видимым светом. Таким методом можно было бы получить результаты, которые дает электронная микроскопия. Однако оборудование при этом было бы менее сложным без вакуумной аппаратуры, высокого напряжения, стабилизации напряжения и т. д. Однако осуществить непосредственно рентгеновскую микроскопию невозможно ввиду того, что не существует оптических элементов для рентгеновских лучей. С другой стороны, показатель преломления материалов в рентгеновском диапазоне равен единице и имеет место дифракция света на атомах. [c.186]

Следовательно, для коротковолнового излучения диэлектрик является оптически менее плотной средой, чем вакуум. В частности, в этом случае от поверхности диэлектрика может наблюдаться полное отражение (см. 17), как, например, при рентгеновском излучении. Из (15.26) видно, что при очень больших частотах характер связи электронов в атомах не играет роли, а показатель преломления зависит лишь от общего числа колеблющихся электронов в единице объема. [c.91]

Электролитическая ванна 133 Электронное зеркало 210 Электронно-оптический показатель преломления 40 Электронные пушкн 468 Эмиттанс 574 [c.632]

Таким образом, принцип нaи ieньшeгo действия (14) полностью аналогичен принципу Ферма (10). Изучение. движения электрона сводится к от ической задаче, если определить электронно-оптический показатель прелом н>ния как компоненту импульса в направлении движения. Для чисто электростатического поля этот результат эквивалентен результату, полученному выше из более простых соображений. В этом случае импульс оказывается чисто механическим и параллельным траектории, а его абсолютная величина лается [c.682]

Магнитные воздействия на прозрачные диэлектрики исследуются и используются в магнитооптике. Под действием магнитного поля наблюдается магнитогирация (эффект Фарадея), когда плоскость поляризации линейно поляризованного света вращается, причем угол поворота зависит от величины поля, длины пути светового луча в диэлектрике и свойств диэлектрика. Причиной маг-нитогирации является изменение в магнитном поле электронных свойств диэлектрика, вследствие чего оптический показатель преломления становится разным для света разной поляризации. [c.30]

Таким образом, можно строить электронно-оптические системы по аналогии с хорошо разработанными светооптическими. При этом надо знать, какая должна быть связь между распределением потенциала и изменением показателя преломления, для того чтобы электронь в электрическом поле описывали траектории, по форме подобные световым лучам в среде с заданньгм изменением показателя преломления. [c.82]

По оптическим свойствам полупроводниковых соединений имеется обширный экспериментальный материал. В качестве примера уже рассматривались выше свойства Лп5Ь — редкий пример материала с прямыми вертикальными переходами электрона. Дисперсия показателя преломления Лп5Ь измерялась рядом исследователей в широком диапазоне длин волн, при этом обнаружено резкое его изменение при Я, = 7 мкм (край основной полосы поглощения) и в видимой части спектра. Желающие могут найти подробные сведения по оптическим свойствам полупроводников и их соединений в [52, 64]. Укажем в заключение, что для ряда материалов, например для арсенида галлия, получено большое расхождение между экспериментальными и теоретическими данными. [c.220]

Точно как же, как световые лучи преломляются, когда переходят из среды с одним показателем преломления в среду, обладающую другим показателем преломл ения, электрон меняет направление своей траектории под действием электрического или магниглого поля. Эти поля иг зают роль линз, преломляющих ход световых лучей. Законы преломления электронов вытекают из принципа Ферма точно так же, как законы преломления лучей, и поэтому общие законы образования изображений в оптических с1 стемах применяются без изменений в электронно-оптических системах не только совпадают законы параксиальной < оптики, согласно которым изображение точки есть точка, изображение прямой — прямая и т. д., но электронные линзы вызывают такие же аберрации как оптические, и эти аберрации (в гораздо большей степени, чем в оптических системах) ограничивают разрешающую силу электрооптических сист ем. [c.91]

В настоящем разделе мы рассмотрим задачу более формально, исследуя зависимость диэлектрической проницаемости среды от частоты световых волн, вызывающих смещение электрических зарядов вещества. Как показывает явление Зеемана (см. гл. XXXI), главную роль в оптической жизни атома играет электрон поэтому в дальнейшем мы для удобства будем говорить именно об электроне однако все наши рассуждения остаются в силе и для иных заряженных частиц, входящих в состав атома. В частности, при исследовании показателя преломления в области длинных волн необходимо учитывать влияние ионов, способных к сравнительно медленным (инфракрасным) колебаниям. [c.549]

Теоретический смысл обратного эффекта Зеемана заключается в следующем. Известно, что линии поглощения вещества обусловлены наличием собственных частот колебаний атомов и молекул, составляющих данное вещество. Под действием магнитного поля собственные частоты вещества меняются, следовательно, меняется и положение линий поглощения, т. е. проиеходит раещеп-ление. Вместо одной собственной частоты появляется ряд частот, в простейшем случае — две, смещенные относительно основной частоты на величину Ду. Согласно формуле (21.7) это приводит к изменению показателя преломления. Таким образом устанавливается связь между обратным эффектом Зеемана и явлением вращения плоскости поляризации в магнитном поле (эффект Фарадея, см. 20.3). Действительно, при распространении света вдоль направления магнитного поля вследствие расщепления оптической собственной частоты электрона на две [c.109]

В ТЗ оговаривается, что оптическая система, приемник лучистой энергии, электронный тракт, входя1шк в объект проектирования, должны иметь показатели качества, соответствующие настоящему уровню развития техники, т. е. быть технологически реализуемыми. Это ограничение, вообще говоря, в подавляющем ooj ьошнс гве случаев вводится и при традиционных методах проектирова1шя. [c.16]

Часто задача проектирования ОЭП облегчается наличием прибора-про-тотипа или существованием уже разработг нных узлов ОЭП. Например, произведен выбор оптической системы, осчовных параметров электронного тракта. Требуется осуществить выбор закона анализа изображения. В этом случае оптическая система моделируется набором конструктивных параметров - радиусов кривизны поверхностей, оптических толщин, показателей преломления. [c.149]

П. а. обусловлен деформацией электронных оболочек атомов и молекул п ориентацией оптически анизотропных молекул либо их частей, а в полимерах — раскручиванием п ориентацией полимерных цепей. Для малых одноосных растяжений п сжатий выполняется соотношение Брюстера Ап = КР, где Ап — величина двойного лучепреломления (разность показателей преломления для обыкновенной и необыкновенной волн), Р — напряжение, К — упругооптич. постоянная (постоянная Брюстера). Для стёкол К = 10-13 10-1 см /дин (10-1 10-11 м /Н). [c.186]

При взаимодействии электромагнитной волны со связанными электронами диэлектрика отклик среды зависит от оптической частоты со. Это свойство, называемое хроматической дисперсией, проявляется как частотная зависимость показателя преломления и (со). Возникновение хроматической дисперсии связано с характерными частотами, на которых среда поглощает электромагнитное излучение вследствие осцилляций связанных электронов. Вдали от резонансных частот среды поведение показателя среды хорошо описывается уравнением Селлмейера [51] [c.15]

Всем кристаллам, содержащим в качестве основного структурного элемента октаэдры NbOe, свойственна, как это отмечается в работе [47], сравнительно малая стойкость к воздействию большой световой мош ности. Так, например, в кристаллах ниобата лития локальные изменения показателя преломления на длинах волн Л = 0,690 и Х = 0,488 мкм возникают унге при уровнях плотности мощности порядка нескольких Bт/ м Однако для кристаллов НБН этот уровень возрастает до кВт/см . Согласно имеющимся представлениям такое различие в стойкости обусловлено разной глубиной залегания электронных ловушек, в качестве которых выступают незаполненные структурные пустоты А1 и А2 между октаэдрами NbOe. Заполнение этих ловушек электронами происходит вследствие фотоионизации мощными световыми пучками. Однако при —80°С в кристаллах НБН все же наблюдалось возникновение оптических неоднородностей [9]. Это происходит при заселении более мелких ловушек, в качестве которых выступают вакансии в положениях С. [c.193]

Отметим, что искажения оптического пути в активных элементах при оптической накачке могут происходить не только в результате нагрева. При существенном изменении соотношения между концентрациями возбужденных и невозбужденных ионов активатора показатель преломления может изменяться вследствие различной конфигурации электронных оболочек ионов в этих состояниях. Эффект особенно сильно проявляется в трехуровневых средах (например, в рубине), где для достижения усиления необходимо перевести в возбужденное состояние не менее половины всех ионов активатора. В таких средах неоднородность инверсии, связанная либо с неоднородностью накачки, либо с локальным сбросом инверсной населенности за счет развивающейся генерации, может вызвать динамическую неоднородность показателя преломления. Она бывает настолько сильной, что приводит к так называемой самомодуляции добротности. В четырехуровневых средах инверсная населенность, как правило, составляет величину не более 10—15 % от концентрации активатора и указанным изменением показателя преломления по сравнению с температурным можно пренебречь [исключение могут составлять так называемые атермальные стекла (см. п. 1.4), в которых температурное изменение показателя преломления скомпенсировано фотоупругостью]. [c.32]

Как известно, оптически изотропная среда под действием магнитного поля приобретает свойство двойного лучепреломления по кругу для света, распространяющегося вдоль поля. Это значит, что если без магнитного поля среда поглощает свет на частоте Mq, то при наложении поля II у нее появляются две резонансные частоты поглощения о>о — еН12тс) для света с левой круговой поляризацией и (О9 -Ь (еН1 12тс) — для света с правой круговой поляризацией е, т — заряд и масса электрона, с — скорость света), причем показатель преломления в одном случае возрастает, а в другом — уменьшается по сравнению с показателем преломления среды, когда магнитное поле отсутствует. Измеряя разность резонансного поглощения света, поляризованного по правому и левому кругам, можно получить дополнительную информацию об электронных энергетических уровнях исследуемого вещества, помогающую в расшифровке спектров оптического поглощения. [c.32]

Оптические свойства газа свободных электронов впервые были сформулированы Друде еще в начале нашего века. Проблема состоит в решении уравнения движения свободного электрона, колеблюш егося в электрическом поле электромагнитной волны. Таким путем можно связать оптические свойства металла с его электрическими свойствами [27] ). Шульц [37] установил, что при характерных для металлов значениях концентрации электронов N и электропроводности а теория Друде применима лишь в области длин волн от 0,3 до 100 мк. В этой области х > ге, где лих соответственно действительная и мнимая части комплексного показателя преломления п, п = ге — гх, хД — таким образом, измеряя величну х, можно определить эффективную массу носителей (электронов). Однако циклотронный резонанс при подходящих условиях дает более надежные результаты. [c.112]

Как мы видели, существует несколько масштабных уровней субзерен. Измерение размера мелких субзерен с помощью про-. свечивающего электронного микроскопа приводит к более высоким оценкам- напряжения, чем измерение размера более крупных субзерен с помощью оптических методов. В настоящее время наметилась тенденция рассматривать крупные, более разориентировацные субзерна, различимые методом декорирования или оптическими методами, как единственные, которые отражают главное деформационное событие. Исходя из лабораторных экспериментов на Na l [301] и оливине [М ], в целом также принято считать, что размер субзерен изменяется быстро при увеличении напряжения, но остается прежним при его уменьшении. Следовательно, размер субзерен должен быть показателем максимального напряжения, испытанного минералом. Как мы видели, это, по-видимому, справедливо до тех пор, пока более позднее событие при более низком напряжении не создаст достаточно большой деформации, которая, возможно, позволит структуре развиваться дальше. Однако в большинстве случаев это кажется маловероятным. [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...