电子轨迹方程
1、描述电子在给定场内运动的基本方程。(参考图式)
2、电子轨迹方程主要包括两种方法:电动力学方法(利用能量守恒定律消去参变量t )、光学方法(基于分析力学中最小作用原理,利用电子光学折射率)。
直角坐标系中的轨迹方程(参考图式)

圆柱坐标系中的轨迹方程(参考图式)
3、电子在静的电、磁场中的运动和光线在光学媒质中传播有极为相似的规律。
4、3成立(已被证明),所以轨迹方程推导仅仅是数学运算而已。(根据电子光学折射率推导)
5、在广义正交曲线坐标系中求解轨迹方程(参考图式)
6、在常用坐标系中求解轨迹方程(参考图式)
7、相对论修正下的普遍轨迹方程。(电子速度可以与光速相比较时,电子的质量不再是常数,电子轨迹方程与低速时相比,需要进行修正)。相应地,可得到相对论修正下的电子光学折射率。进而得到相对论修正下的电子轨迹方程。(参考图式)
8、轴对称复合场中的高斯轨迹方程(参考图式)
解释说明
在圆柱坐标系中任意复合场的电子轨迹方程,它们是二阶非齐次非线性微分方程组,一般来说很难求解;
轴对称场的近轴区有会聚电子的能力,这可帮助略去场表达式中和轨迹方程中带有r 平方、r 撇平方及更高次的项,进而简化方程以便求解,这样经简化的方程称为高斯轨迹方程;
按高斯轨迹方程运动的电子具有理想成像的特性;
由这理想轨迹方程描述的电子轨迹,可作为标准,用来判断真实电子轨迹和它的偏差,但对于场来说,这样略去有限制电子在近轴区运动的意思;
9、轴对称复合场中的傍轴轨迹方程(参考图式)
解释说明
这是对电子的真实运动做了实际限制的情况;
实质上所得傍轴轨迹方程与高斯轨迹方程是有差别的,虽然差别很小,但在讨论成像质量时,这个差别就表现出来了,称之为像差;
在研究像差和透镜成像规律时,需要从高斯轨迹方程出发;
傍轴条件要求电子运动的初始条件满足、而且要求电子运动的全过程处处都满足该条件;
10、场和轨迹的求解方法(初步了解)
场分布有:
解析法、数值计算法、实验法(电解槽法、电阻网法)、计算机赋能的数值计算法。
轨迹方程有:(二阶非齐次非线性微分方程,很难直接求解)
图解法、橡皮膜法、自动轨迹仪法(以上作为补充,不够理想)、计算机赋能的数值计算法。
数值计算法目前常用的是有限差分法、有限元素法和电荷密度法。(近似解)