基本原則:ローレンツフォース
電子は帯電した粒子であり、荷電粒子が磁場にあるときに力を経験します。この力はローレンツ力と呼ばれ、磁石と電子ビーム間の相互作用を理解するための鍵です。
磁場の効果:
* たわみ: ローレンツ力は、電子の動きの方向と磁場の方向の両方に垂直に作用します。これにより、電子ビームが偏向になります 。 たわみの強度は、磁場の強度、電子の速度、および電子の電荷に依存します。
* フォーカス: 磁場を慎重に配置することにより、フォーカスを使用できます 電子ビーム。これは、カソード光線チューブ(CRTS)や電子顕微鏡などのデバイスで重要です。
* 円形運動: 磁場が均一で電子の速度に対して垂直な場合、電子は円形経路に従います 。この原理は、サイクロトロンや粒子加速器などのデバイスで使用されます。
* らせん状の動き: 磁場が電子の速度に垂直でない場合、電子はらせんパスに従います 。これは円形の動きに似ていますが、磁場線に沿った動きの追加成分があります。
アプリケーション:
磁石と電子ビーム間の相互作用には、多数のアプリケーションがあります。
* カソード光線チューブ(CRTS): CRTSでは、磁石を使用して電子ビームを偏向して画面上に画像を作成します。
* 電子顕微鏡: 磁気レンズは電子ビームに焦点を合わせて、小さなオブジェクトの拡大画像を作成します。
* 粒子加速器: 磁石は、加速器の荷電粒子の経路を曲げて焦点を合わせて使用され、高速に到達できるようにします。
* 医療イメージング: 磁気共鳴イメージング(MRI)は、強い磁場を利用して体内の陽子を整列させ、内部構造の画像を作成します。
要約:
磁石は電子ビームに強力な効果をもたらし、円形またはらせんパスで偏向、焦点、および移動します。この相互作用には、科学、技術、医学に無数のアプリケーションがあります。