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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？( 二 )


这里说的光是广义的光 ， 包括可见光和不可见光 ， 就是指电磁波谱全频段 。 电磁波由无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伽马射线组成 。 可见光只占据整个电磁波谱中窄窄的一小段 ， 波段约在380~760nm之间；比可见光波长更短的紫外线 ， 波长在10~380nm之间；X射线波长在0.001~10nm之间；伽马射线在0.001nm以下 ， 最短可达10^-20m以下 。
不同显微镜所采用的“光源”不一样 。
光学显微镜是以可见光为光源观测物体的 ， 因此最高分辨率只能达到约200nm ， 而电子显微镜一般是用电子束扫描或透射的 ， 电子束的波长随着能量（电压）加大而缩短 ， 当电压为50～100kv时 ， 波长约为0.0053～0.0037nm之间 。
电子显微镜不是通过人眼直接观察看到的物体的 ， 更贴切的说应该是靠“摸” ， 电子束或者X射线、伽马射线轰击到被检测物体上 ， 把“摸”到的信号记录下来或收集起来 ， 这种信号有透射物体时“感受到”的物体形态 ， 或发射到物体上被激发出的次级电子辐射形态 ， 通过电脑分析成像用显示屏显示出来 。
目前的电子显微镜分辨率可以达到0.2nm甚至更高 ， 就可以把原子的样子描述出来 。
理论上 ， 如果用伽马射线作为光源照射物体 ， 分辨率还能够达到更高 ， 因为伽马射线的波长可短至10^-20m以下 ， 也就是0.00000000001nm以下 ， 但微观粒子位置和动量受不确定性原理限制 ， 无法同时确定其位置和动量 ， 也就是说无法准确的观测它们 ， 又叫测不准定律 。
迄今为止 ， 人类无法准确观测亚原子粒子 。
亚原子粒子 ， 也就是比原子更小的粒子受量子力学测不准定律约束 ， 无法准确同时测到其位置和动量 ， 这是由于微观粒子的基本特性所决定 ， 也是由于观测所需要的光所决定 。
电磁波有个特性 ， 就是波长越短 ， 频率越高 ， 能量越大 。 而观测越小的物体 ， 所需要的波长就越短 ， 因此能量就越大 。 这就形成了一个无法解决的矛盾：本来观察越小的物体越要小心翼翼别“惊动”它 ， 才能够看清它的样子 ， 但需要更小的波长才能够看到它 ， 说给出的能量越大 ， 对它的“惊动”只能越大 。
这一点点能量打在宏观物体上面可能九牛一毛 ， 完全可以忽略不计 ， 但打在一个质子或电子身上 ， 哪怕只是一个光子 ， 也会给它很大的一个动量 ， 这个被观测物体就很可能永远没办法确定位置了 。
微观粒子具有波粒二象性 ， 既是粒子 ， 又以概率波的形式存在 ， 如我们观测原子 ， 永远也看不到单个的电子 ， 只能以电子云的形式出现 。 因此人类对微观世界基本粒子的理解都只能通过理论间接理解 。 科学家们通过大型对撞机对一些微观粒子的碰撞 ， 观测它们的轨迹和极其细微的质量和电荷变化 ， 然后通过模型把它们刻画出来 ， 迄今还没有任何办法直接观测到 。
所以 ， 所谓放大多少亿倍能够看到原子核内部的问题 ， 至少从目前的人类科技能力来看还是不切实际的 。
就是这样 ， 欢迎讨论 ， 感谢阅读 。
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