Правка раздела «Решение»

emixter правка от
правка #17956 предыдущая #17955 ← раньше позже →
@@ -10,8 +10,7 @@Решение
В решении я предполагаю параксиальное приближение - протоны распространяются под очень малыми углами к оси симметрии системы.
−Отверстие в обкладке конденсатора, разделяющее области с разной напряженностью поля $E_{1}$ и
−$E_{2}$, действует как электростатическая линза. Фокусное расстояние такой линзы найдено в задаче $7.2.6.$:
+Отверстие в обкладке конденсатора, разделяющее области с разной напряженностью поля $E_{1}$ и $E_{2}$, действует как электростатическая линза. Фокусное расстояние такой линзы найдено в задаче $7.2.6.$:
$$f=\frac{4U}{E_{2}-E_{1}}$$
@@ -90,6 +89,44 @@Решение
При $V=8V_{0}$ пучок сфокусируется прямо во втором отверстии: $L=d$.
Теперь рассмотри второй случай $\textbf{фокусировка вне пластин (учёт обоих отверстий)}$.
+
+Согласно закону сохранения энергии работа поля идёт на приращение кинетической энергии протонов, тогда скорость протонов вдоль оси симметрии, которая будет при достижении ими второго отверстия:
+
+$$\upsilon_{xd}=\sqrt{\frac{2e(V_{0}+V)}{m}} \tag{7}$$
+
+Время полёта протонов от первой обкладки до второй:
+
+$$t_{п}=\frac{\upsilon_{xd}-\upsilon_{x0}}{a}$$
+
+Подставим сюда (3), (6) и (7):
+
+$$t_{п}=\frac{md}{eV}\left( \sqrt{\frac{2e(V_{0}+V)}{m}}-\sqrt{\frac{2eV_{0}}{m}} \right) \tag{8}$$
+
+Радиус пучка протонов перед прохождением второго отверстия:
+
+$$r_{d}=r_{0}-\upsilon_{r0}t_{п}=r_{0}\left( 1-\frac{\upsilon_{x0}}{f_{1}}t_{п} \right)$$
+
+Подставим сюда (1), (3) и (8):
+
+$$r_{d}=r_{0}\left[ 1-\frac{V}{4dV_{0}}\sqrt{\frac{2eV_{0}}{m}}\frac{md}{eV}\left( \sqrt{\frac{2e(V_{0}+V)}{m}}-\sqrt{\frac{2eV_{0}}{m}} \right) \right]$$
+
+Все алгебраические преобразования я покажу в виде фотографии черновика, когда решал эту задачу. Сейчас запишу только результат преобразований:
+
+$$r_{d}=\frac{r_{0}}{2}\left( 3-\sqrt{1+\frac{V}{V_{0}}} \right) \tag{9}$$
+
+Проходя сквозь второе отверстие, протоны в радиальном направлении получают дополнительную скорость. По аналогии с формулой (4):
+
+$$\upsilon_{r2}=\upsilon_{xd}\frac{r_{d}}{f_{2}}$$
+
+Подставим сюда (7), (2) и (9):
+
+$$\upsilon_{r2}=\sqrt{\frac{2e(V_{0}+V)}{m}}\frac{V}{4d(V_{0}+V)}\frac{r_{0}}{2}\left( \sqrt{1+\frac{V}{V_{0}}} -3\right)$$
+
+Результирующая радиальная скорость после пролёта второй линзы:
+
+$$\upsilon_{r}=\upsilon_{r0}+\upsilon_{r2}=\upsilon_{x0}\frac{r_{0}}{f_{1}}+\upsilon_{r2}$$
+
+После подстановки ранее найденных значений, получим:
Продолжение следует.....
ещё строк без изменений 16