elektronoptikk

Elektronoptikk, den delen av fysikken som behandler bevegelse av elektroner under påvirkning av elektriske og magnetiske felter. Betegnelsen skyldes at bevegelsen beskrives ved lover som formelt er identiske med dem som beskriver lysets bevegelse gjennom stoffer med varierende brytningsindeks.

Begge bevegelsene kan avledes av Fermats prinsipp, som sier at bevegelsen foregår langs den bane hvor produktet av brytningsindeks og tilbakelagt veilengde, summert langs hele banen, er et minimum. Brytningsindeksen for elektronstråler avhenger av den elektriske og magnetiske feltstyrke, av den energi elektronene sendes inn i feltet med, og av bevegelsesretningen i forhold til det magnetiske felt. For elektroner med en bestemt energi kan den beregnes på hvert sted i feltet. Derved oppnås samme forhold som i den geometriske optikk.

Studiet av elektronbanene kalles geometrisk elektronoptikk. Elektronbevegelsen beskrives ofte, som lys, ved hjelp av bølger, hvor bølgens amplitude bestemmer sannsynligheten for å finne et elektron på et bestemt sted, på samme måte som amplituden av lysbølgen bestemmer sannsynligheten for å absorbere et lyskvant.

Studiet av bølgebevegelsen som er forbundet med elektronet, kalles elektronbølgeoptikk. I denne beskrives fenomener som diffraksjon og interferens på tilsvarende måte som i vanlig optikk.

På grunnlag av elektronoptikken er det også utformet analoge beskrivelser av bevegelsen til tyngre ladede partikler (protoner, alfapartikler, ioner). Dette betegnes som regel som ioneoptikk.

Elektronoptikk finner anvendelse i studiet av elektronstråler i katodestrålerør, billedrør, elektronmikroskop og elektronakseleratorer, i elektronspektrografer (betaspektrografer) og, i likhet med lys og røntgenstråler, til strukturundersøkelser av faste stoffer.

Et grunnleggende arbeid innen elektronoptikken ble utført av nordmannen Carl Størmer, som i forbindelse med studier av nordlys foretok beregninger av elektroners baner fra Solen mot Jorden under påvirkning av Jordens magnetfelt.