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電子生物顯微鏡在電磁場中的運動軌跡在數(shù)學上可用一種微分方程來描述。一般說來這種方程組是相當復雜的。但理論研究指出,如果加以一定的條件限制,情況就可大大簡化,并可由此得出和幾何光學柞F常相似的成像規(guī)律,從而導出電子透鏡的性質(zhì)及其像差的概念。
這些生物顯微鏡內(nèi)容構(gòu)成了幾何電子光學的基礎。首先我們應該象幾何光學中那樣引進焦點、焦面、主點、主面等統(tǒng)稱為基點元素的概念。因為只要知道了一個電子透鏡的圣點位置,就可以確定該透鏡的理想光學性質(zhì),誠然,電子光學系統(tǒng)中透鏡存在的區(qū)域沒有明確的界限,電子運動的軌跡是連續(xù)改向的曲線,因此必須根據(jù)實際情況,采用不同方法來定義基點位置。有些電子透鏡在工作時,物和像以及其焦點、焦面均可能處于透鏡場的作用區(qū)以外,而且場區(qū)很窄。為此我們可稱其為透鏡。對于這類透鏡,一對主面(點)互相重疊并位于透鏡中心處,因此通常只需定義兩對基點元素,即物方焦點只。和像方焦點萬,物方焦距。和像方焦距人。焦點是指從物平面上不同高度處發(fā)出的平行于袖的電子軌跡,經(jīng)場作用后和軸的相交點,亦稱像方焦點。生物顯微鏡反方向來的電子軌跡定出的焦點為物方焦點。焦距是焦點到相應主面(或短透鏡的透鏡中心)之間的距離。對于短透鏡可以證明有下列一些基本關系式,式中各參量的意義可參看。