江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

显微镜|放大多少倍可以看到原子核，电子显微镜能看到多小的粒子？


显微镜|放大多少倍可以看到原子核，电子显微镜能看到多小的粒子？
文章图片
显微镜|放大多少倍可以看到原子核，电子显微镜能看到多小的粒子？
文章图片
显微镜|放大多少倍可以看到原子核，电子显微镜能看到多小的粒子？
文章图片
本文参加小编 #科学了不起# 系列征文赛 。
我们简单计算一下放大多少倍能够看到原子核 。
原子直径的理论数量级约10^-10m ， 也就是100亿分之一米 ， 放大100亿倍 ， 原子看起来就有1米直径 。 不要以为放这么大就可以看清原子内部了 ， 还早着呢 。
所谓原子内部就是原子核 ， 原子核由中子和质子组成 。 原子核直径的数量级为10^-15m ， 也就是说比原子直径还要小10万倍 。 那么这个原子直径有1米了 ， 再小10万倍有多小呢？只有0.01mm ， 也就是百分之一毫米 ， 10个微米 。 人的眼睛能够看到最小的张角约0.07毫米 ， 看到的这个原子核还是在人肉眼分辨极限以下 ， 更别说看到内部了 。
如果看到的这个原子核有1毫米大 ， 理论上应该能够计算出里面最简单原子核里面的质子和中子了 ， 如氢、氦、锂、铍、硼、碳等 ， 里面的质子只有1~6个 ， 这些元素如果中子与质子相当还可能能够看出 ， 复杂一点的同位素或重原子核根本无法看清楚 。
如果放大后相当1厘米大小 ， 大概是可以看出重元素原子核内部情况了吧？我们看一下需要放大多少倍 。 如果要把原子核放大到1毫米大小 ， 就需要比100亿倍再加100倍 ， 要放大到1厘米大小 ， 就需要在100亿倍基础上再增加1000倍 ， 这样显微镜就需要达到10000亿~100000亿倍 。
现代显微镜放大倍数极限 。
现在的光学显微镜 ， 就是那种经典传统看细菌的望远镜 ， 放大倍数最高只能达到1600~2000倍 ， 不要说看原子 ， 就是看病毒也无法看到 。 因为光学望远镜的分辨率只有200~300nm ， 一般病毒大小在几十到100nm之间；而原子尺寸在0.1nm ， 就更看不到了 。
现代电子显微镜最大放大倍数在300万倍左右 ， 是光学望远镜的约1500倍 ， 最小分辨率约0.2nm ， 因此勉强可以看到原子大致的样子 ， 但只是一个的较为模糊的图像 ， 看得并不很清楚 。 原子放大了300万倍有多大呢？10^-10/3000000=0.003m ， 就是3个毫米 ， 这个原子图像在人眼视界里有3个毫米大小 ， 已经够大了 ， 通过显示器放大 ， 就能够看到原子的大致样子 。
但原子核则比这个原子的电子外壳直径还要小100000倍 ， 因此 ， 现代电显微镜放大倍数要看到原子核里面还是远远不够的 。
当然 ， 显微镜的放大倍数并不能这么简单理解 ， 分辨率多少还有很多复杂的因素确定 ， 这里只大致给出一个参考 。 显微镜的种类很多 ， 如光学显微镜就有暗视野显微镜、相位差显微镜、荧光显微镜、偏光显微镜等等；电子显微镜有透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等等 。
显微镜放大倍数最根本的是受到入射光源波长限制 。
显微镜放大倍数和分辨率受到很多因素影响 ， 如透镜质量、机械装配质量等多方面因素 ， 都可以影响显微镜的分辨率和放大倍数 。 但即便透镜和机械装置做得再完美 ， 最终显微镜放大倍数和分辨率也不是无限的 ， 最终受到入射光源波长限制 。
这是因为人观察事物完全依赖光 ， 也就是说物体必须发出光或者得到光的照射 ， 人眼才能够看到 ， 不管是光学显微镜还是电子显微镜 ， 都必须有一个光源入射 ， 被观测物体才能够被“看到” 。 当被观测物体小于入射波段的一半时 ， 就不会被观测到 。


推荐阅读


上一篇：彗星|彗星偷偷“潜入”太阳系，却被神秘力量击退，谁在保护人类？

下一篇：火星科技站点|新品：手机也能用的硬盘，还支持高速读写，ORICO