为什么不论多精密的光学显微镜也无法看到原子?

2025-05-13 07:00:56
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回答1:

原子的尺寸是1埃,可见光的波长是几百纳米。当我们说到光的时候,一般指的是可见光,可见光是特定波长(400-700纳米)的电磁辐射,如果不限制电磁辐射的波长,我们是能分辨到1埃尺寸的,比如使用波长更短的X射线。

根据波动光学,光有干涉、衍射现象,这导致了光成像的分辨本领与光的波长有关。假设波长为λ的光照射在直径为d的圆孔上,光波会因为衍射现象发散开来形成一个圆斑,光发散角度θ的公式。

换句话说d越大,所形成的光斑就“越小”,从这个角度对我们分辨光的成像是有利的,但d越小,光斑就“越大”,甚至光散开的角度已经和π差不多了,换句话说光已经完全发散开,完全“糊”在一起无法分辨了。

艾里斑,中间亮斑的角分布符合公式:sinθ=1.22λ/d

我们一般把d=λ看做是一个可以分辨的极限,这意味着波长为λ的光最多只能分辨到大小为d=λ的物质结构细节,小于λ的细节是完全无法分辨的,而比λ大的越多则分辨起来越容易。

这就是为什么光学显微镜最多只能看到零点几微米(几百纳米)的原因。但对于X射线来说,硬X射线可以达到0.1埃,所以要想分辨原子尺寸(1埃)的物质结构,使用X射线是一个方法。

此外电子衍射也是常见的探测物质结构的方法(所谓电镜),根据量子力学,电子的物质波波长λ与电子动量p的关系是:λ=h/p。可见只要加大电子的动量,就可以减小电子的物质波波长,如果λ小于1埃,利用电子衍射也可以观测原子尺度的物质结构。

此外扫描隧道显微镜也是一种常见的分辨微小尺寸物质结构的物理仪器。

扫描隧道显微镜利用“量子隧穿”效应来对物质的表面形貌进行成像。

回答2:

原子是可以看到,并且是可以用来观察和研究的..

从1661年发现原子,到1950年发现夸克这个至今为止最小的物质单位..原子早已不是现在物理学关注的重点.

你从哪里看到无法看到原子???