The solution at revision #14943 of , by emixter. This is not the current version.

Условие

7.2.1. Параллельный пучок электронов, ускоренных разностью потенциалов , фокусируется на детали в случае, когда на электронную линзу подан потенциал . Как нужно изменить потенциал линзы в случае, если энергия электронов в пучке увеличилась в два раза?

Решение

Для простоты будем считать, что пучок электронов обладает осевой симметрией. Введём дополнительные параметры, которые будут характеризовать нашу электронную линзу. Пусть - характерная длина линзы, - высота зазора в линзе, куда влетает пучок электронов, - радиус пучка ().

По условию задачи электрон в пучке ускоряется до энергии:

В электронной линзе действует электрическое поле, которое направлено перпендикулярно пучку и "прижимающее" электроны к оси пучка:

Тогда поперечная сила, действующая на электрон:

Вдоль оси пучка сохраняется импульс электрона, поскольку вдоль этой оси на электрон не действуют силы. Тогда время пролёта линзы:

Согласно второму закону Ньютона найдём приобретаемую поперечную скорость электроном:

Тогда отклонение угла траектории:

Подставим (1):

С другой стороны:

где - фокусное расстояние (точка, где электрон пересекает ось пучка).

Приравниваем (2) и (3):

Итак,

Чтобы фокус не изменился при увеличении в 2 раза, надо в 2 раза увеличить - потенциал на линзе.

Ответ

Увеличить в два раза.