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显微镜放大40亿倍能看到什么?卢瑟福100多年前看到了原子核!

类别:个股点睛 日期:2019-12-24 10:15:04 人气: 来源:

  学姐别这样光学显微镜是我们进入微观世界的必备工具,但它却不是万能的,根据它的光学结构与可见光波段的波长范围,它的的极限放大倍数是有限的!光学显微镜的极限放大倍率

  显微镜的放大倍率是由不同的物镜和目镜组合决定的,但极限放大倍率却和物镜目镜没啥关系,这和可视的可见光范围是相关的,一般光学显微镜的放大倍率可以用如下经验公式展现:

  R为物体最小可分辨距离,λ为入射光的波长,假如我们能看到的上限紫光与紫外波长380nm极限计算的线nm,按我们极限分辨率在25mm时的极限分辨率0.2mm计算的话,那么放大倍率为:

  现代光学显微镜的极限分辨率大约为1500-2000倍,那是因为显微镜的等效视物距离跟对比的25MM有差异。这个倍率上再增加就没有意义了,因为视野中一片,再亮的入射光线也没有用,因为已经低于可见极限波长的一半了,再大的倍率也是徒劳!

  我们从上文知道了与放大倍率除了和物镜和目镜相关外,决定性因素是入射光的波长,波长越短,理论放大倍率越高,但380nm已经进入了紫外光的波段,已经不可见了,那么还能在提高倍率吗?

  那么它的理论放大倍率将会大幅度增加,因为X光波的波长更短!它的波长在在0.001~10纳米之间可以满足更高的倍率要求,但X在光学玻璃透镜上无法完成折射放大,它的折射放大过程由波带片来完成。

  很多朋友可能不理解电子为什么也能拿来放大图像,其实这是利用电子的波粒二象性来作为“光源”的!当然电子束在100千伏电压加速下时,对应的波长为0.004nm,如果需要短的波源,那么提高加速电压,当然电子显微镜也只能在一定范围内调整,并不能按你想要的倍率调整,要不然你得升级一台更高加电压的电子显微镜!

  如果要按放大倍率来计算,那么加速器的的能级是电子显微镜望尘莫及的,比如正负电子对撞击机的能级达到了20亿到50亿电子伏特!但这并不只是加速器的主要原理,而是高能粒子相撞就如两个核桃撞击后碎裂,被我们窥探到了内部结构!

  当两个质子相撞时我们可以对单个组分自旋的观测,如果达到更高哦碰撞能量,那么有可能发现和创造新的粒子!

  开头说明了人的极限分辨率大概在25mm下是0.1mm-0.2mm,那么在40亿倍下大概能看清2.5×10^-15m的级别!

  也就是说可以看到原子核内部的质子和中子,假如按电磁波段来计算的线m的电磁波,这个波长早已位于极高能的λ射线波长范围内了!

  当然我们不需要高能λ射线来给我们提供观测,因为这个工作在100多年前让卢瑟福用α粒子散射的方式发现原子核了!假如更早一点提出啦的话,说不定你就能获得当年的诺贝尔了呢!

  卢瑟福用α粒子去轰击金箔,发现绝大部分的α粒子都直接穿过了金箔,只有极少数发生了偏转只有极微量的粒子被回弹,卢瑟福根据这个发现重构了原子内部的结构,发现了原子核!

  所以从理论上看,100多年前的卢瑟福就利用“α粒子散射”实现了放大40亿倍的“显微镜”,这是不是解决40亿倍放大的思?而根据杨振宁的杨米尔斯方程和杨巴克斯方程、通过高能加速器的验证,建立的标准粒子模型,各位可以看看这个级别是多少亿倍的!

  当然这已经不能被用倍数来形容了,原子核内的世界,我们是不能用直接测量的方式来观测,各位有听说过哪个电子显微镜看到了原子核?这不可能嘛,但我们仍然了解到了原子核内发生的过程,甚至组成原子核的质子与中子的内部世界,你不觉得科学的神奇吗?返回搜狐,查看更多

  

关键词:光的波段
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