现在不少人认为既然有了电磁学、量子论,
还要搞什么“以太论”吗?不是多此一举吗?
以前我也说过了不少引入“以太论”的必要性,
现在想从电磁学的一个问题入手看一下现有理论遇到的麻烦,
这就是显微镜和加速器中常用的“电子束聚焦”问题,
(电视机里用的是静电聚焦)
先来看一下现有理论是怎样对此做出解释的:
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马咸尧 , 《X射线衍射与电子显微分析基础》 , 第108页(超星下载)
§10—2 电子束聚焦原理与磁透镜
一、电子在磁场中运动
速度为v的电子,在强度为H的磁场中运动时,会受到洛伦兹力F的作用:
F= 一e(v×H)
式中.e为电子电荷;
负号表示F反平行于v×H,
F的方向既垂直于速度v,
即其值为:F=evHsin(v,H) (10—5)由式(10—5)可知:
若电子速度为零,或v∥H,则电子不受洛伦兹力的作用;
如果v⊥H,此时磁场对电子的作用力最大,其值为
Fmax=evH (10—6)
这时,磁场对运动电子的作用力总是垂宜于电子的速度,
不能改变电子运动速度的大小.只能改变其运动方向,
因此,在这种磁场中运动的电子只能发生方向偏转。
二、电子在轴对称磁场中的聚焦作用
轴对称磁场能使电子束聚焦成像。
这种磁场由通电流的圆柱形轴对称线圈产生。
线圈的中心在系统的对称轴上,线圈的平面垂直于对称轴z。
通电的长螺线管产生的磁场是均匀磁场,也是最简单的抽对称磁场。
在这种均匀磁场中,只存在轴向磁场Hz,除螺线管两端有磁场(Hr)外.
不存在径向磁场Hr。
第一种情况,v与H垂直。这时,电子所受的力由式(10—6)所决定。
磁场力只改变电子运动的方向,不改变电子运动的速度。因此,
电子在与磁场垂直的平面内作匀速圆周运动时所需的向心力就是由磁场力提供的。
设电子的质量为m,所作圆周运动的轨迹半径为r,
则向心力为F向心=mv^2/r,电子在磁场中作圆周运动时,
有F向心=Fmax=evH,于是可得:r=mv/eH=p/eH
式中,p=mv 为电子的动量,
由此可知,当磁场强度H为定值时,
电子做圆周运动的轨迹半径r与它的动量P成正比,P越大,r越大。
第二种情况,v与H成某一角度α,这时,可将速度v分解成:
沿z袖的纵向分量 Vz=vcosα
和垂直于z铀的径向分量 Vr=vsinα。
Vz只能使电子沿釉向作匀速直线运动,
Vr才能使电子在垂直于z轴的平面上作圆周运动。
电子运动是这两种运动的合成,形成一条螺旋线轨迹(如图10—2所示),
(见后面上传的附图:
http://club.999.com.cn/club/53/6/club23653.gif
图示注解:当电子速度v与磁场强度H不垂直时,电子按螺旋线轨迹运动)
在Vr的作用下,电子作圆周运动的半径为:
r=mv/eH =mVr/eH= mv sinα/eH
半径r不仅取决于v和H,而且还取决于它们之间的夹角α。
电子旋转一周所需的时间为:
t=2πr/Vr=2πm/eH
时间t与电子运动速度v、出射角α无关.只与磁场强度H有关。
在t时间内,每个电子沿轴向前进的距离PP’=Vz*t=tvcosα,
若α很小时,cosα→1,则:
PP’=t*Vz =2πmv/eH =2πsqr(2mU/e)/H,
式中,U为加速电压。
α很小,相当于光学中的旁轴条件,在旁轴条件下.
过P点的不同发射角发出的电子经过同一时间t后所前进的轴向距离是相同的.
发出的电子都将会聚在P’点上。这说明在均匀磁场中运动电子有聚焦作用。
但是,每一点的像都是在物点本身所在的力线上得到的。
而均匀磁场中的力线是互相平行的。其像不能放大,并且总是正像。
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以上是该书对“电子束聚焦”原理的论述,
从中可以看出存在一些不小的问题:
都知道所谓“聚焦”就是把粗电子束变成细电子束,
或者说,把粗电子束汇聚到对称轴上的一个微小点,
这就需要即使当电子速度v∥H时,磁场也存在对电子的向心力,
可是由于现在的电磁学认为:
当电子速度v∥H时,磁场对电子的向心力:
F=eVz H = 0,
所以从现在的分析中就找不到使平行H运动的电子或分量Vz聚向轴线的向心力,
于是只有对v⊥H的Vr产生的向心力:
F=eVr H ,
而向心力F=eVr H 只能维持电子做等圆周运动,
即圆周的半径r不会逐步减小,不能形成一个r逐步减小的螺旋汇聚锥,
这样怎么能对粗电子束起到“聚焦”的作用呢?
只有当电子速度v∥H时,磁场也对电子产生一个向心力:
F=eVz H,
才能使得“平行电子”(v∥H)向轴线方向汇聚,
而“角度电子”(与H成α角)也就会以螺旋锥的运动形式向轴线汇聚,
这才是“电子束聚焦”的基本原理?
所谓的“旁轴汇聚”实在是有问题,
试想:PP'是平行于轴线z的,电子从P点以任意角度α出发,
一个周期后,又以α角度到达P'点,
它与轴线z的距离r始终未变,怎么能起到“聚焦”的作用呢?
虽然现在的电磁学还解释不了“电子束聚焦”的原理,
不过“以太论”却可以用“以太旋涡”很好的对此作出解释,
或者说,“以太论”预言:
1、平行于轴对称磁场H运动的电子将受到一个以太旋涡引力,
于是它们都向轴线方向汇聚,汇聚程度与H成正比。
2、不平行于H运动的电子所受的合力会使它们沿一条螺旋锥曲线运动,
所以它们也都同样逐步向轴线方向汇聚。
3、如果磁场H“反向”,则电子束就会发散,而不是汇聚,
发散度也与磁场强度H成正比,
中子也有自旋,所以应该也能被汇聚或发散,
(光波则只能被发散,而且轴线处的光线最暗,甚至出现“黑洞”)
其实“发散”也有一定的放大作用,不过这是一种旋转不均匀放大,
会有一些变形,
这些都可以用一般的推理和试验给予验证,
或者用较粗、较长的螺线管配合云室摄影给予验证,
也可以用分段放置的“截面靶”来确定电子的轨迹?
有关电子束聚焦原理一般是在电子显微镜或加速器方面的书里有介绍,
不过一般都是讲比较复杂的“磁透镜”比较多,
在光学里,能够聚焦的是凸透镜,它同时还有放大的作用,
可是据说这种“磁聚焦”是没有放大作用的,为什么呢?
另外我想问一个问题:各位认为中子能被磁场或电场聚焦吗?
我先抛块砖,还望各位指点,
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