Для неоднородных электрических полей характерна разнообразная и часто сложная структура. Существует множество неоднородных полей, в которых напряженность от точки к точке изменяется по различным законам.
![](http://electro.rcl-radio.ru/wp-content/uploads/2017/03/3257326658976326879-500x174.png)
рис.1.
Наиболее простым является радиальное неоднородное поле между цилиндрическими электродами (рис. 1, а). Если начальная скорость электрона, вылетевшего из внутреннего электрода, направлена вдоль силовых линий, то электрон будет двигаться прямолинейно и ускоренно по радиусу. В более обшем случае неоднородное поле имеет силовые линии в виде кривых. Если это поле является ускоряющим (рис. 1, б), то электрон с начальной скоростью vо движется по криволинейной траектории, имеющей такой же характер кривизны, как и силовые линии. На электрон действует со стороны поля сила F, направленная под углом к вектору собственной скорости электрона. Эта сила искривляет траекторию электрона и увеличивает его скорость. Если бы электрон не обладал массой, а следовательно, и инерцией, то он двигался бы по силовой линии. Однако электрон имеет массу и стремится двигаться по инерции прямолинейно. Сила действующая на электрон, направлена по касательной к силовой линии образует некоторый угол с вектором скорости электрона. Поэтому траектория электрона искривляется, но «отстает» в этом искривлении от силовой линии из-за инерции электрона.
В тормозящем неоднородном поле кривыми силовыми линиями (рис. 1, в) сила, действующая на электрон со стороны поля, также искривляет траекторию электрона и уменьшает его скорость. Но траектория искривляется сторону, противоположную направлению силовых линий, т.е. стремится удалиться от силовой линии.
![](http://electro.rcl-radio.ru/wp-content/uploads/2017/03/832475897328978932-500x145.png)
рис.2.
Рассмотрим движение потока электронов в неоднородном поле, пренебрегая взаимодействием электронов. На рис. 2, а показано движение электронного потока в ускоряющем неоднородном поле. Если в направлении движения электронов силовые линии сходятся, то такое поле можно условно назвать сходящимся. Пусть в это поле влетает поток электронов. Для упрощения показаны только средний и крайние электроны. Очевидно, что траектории электронов искривляются в ту же сторону, куда и силовые линии. В результате электроны сближаются, т. е. происходит фокусировка электронного потока, напоминающая фокусировку светового потока с помощью собирающей линзы.
Если силовые линии в направлении движения электронов расходятся (рис. 2,б), то поле можно условно назвать расходящимся. В нем траектории электронов удаляются друг от друга и электронный поток рассеивается. Такое поле является для электронного потока «рассеивающейся линзой».
Если поле будет тормозящим сходящимся (рис.2, в), то происходит рассеивание электронов с уменьшением их скорости. И наоборот, в тормозящем расходящемся поле электронный поток фокусируется.
В электронной оптике изучаются различные случаи движения электронов в неоднородном поле. При этом обычно изображают поле с помощью эквипотенциальных поверхностей, а точнее помощью линии пересечения этих поверхностей с плоскостью чертежа (штриховые линии на рис. 2.б). Там где силовые линии гуще, эквипотенциальные поверхности располагаются ближе друг к другу. Искривление электронных траекторий представляют в виде излома при переходе сквозь эквипотенциальную поверхность. Законы такого преломления напоминают законы преломления световых лучей.
Источник — Жеребцов И.П. Основы электроники (1993)