The solution at revision #20795 of , by Valter. This is not the current version.

Условие

7.2.11∗. Решите задачу 7.2.10 в случае, когда пучок электронов, испускаемых из точки, расположенной на расстоянии от центра сфер, составляет малый угол с нормалью к ее поверхности.

Решение

1. Сферическая симметрия и оптическая ось
Система концентрических сфер обладает идеальной сферической симметрией. Это означает, что у нее нет единственной выделенной оптической оси, как у обычной стеклянной линзы. Любая прямая, проходящая через точечный источник и центр сфер, может рассматриваться как главная оптическая ось системы.

2. Параксиальное приближение
Условие того, что пучок электронов составляет малый угол с нормалью к поверхности сферы (то есть с радиус-вектором), означает, что лучи распространяются под очень малыми углами к нашей выбранной оптической оси. В оптике это называется параксиальным пучком. При таких условиях сферической аберрацией можно пренебречь, и система будет собирать лучи в одну четкую точку фокусировки.

3. Формула тонкой линзы
Как было доказано в задаче 7.2.10, данная система сфер в целом работает как собирающая электростатическая линза, расположенная в ее центре.
Применим для параксиальных лучей стандартную формулу тонкой линзы:

где — расстояние от источника до линзы (центра сфер), — искомое расстояние до точки фокусировки, а — фокусное расстояние системы сфер.

Выразим искомое расстояние :

Значение фокусного расстояния подставляется из результатов решения задачи 7.2.10.

Примечание: Формула универсальна. В зависимости от выбранной физической модели отверстий в задаче 7.2.10, вы можете подставить либо линейное значение (для идеальных сеток), либо квадратичное (для открытых апертур). В официальном ответе авторы задачника используют квадратичную модель.

Ответ


где — фокусное расстояние, найденное в задаче 7.2.10 (в модели авторов ).