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人类的肉眼分辨率有多大,能直接观察到原子和原子核吗?

朋友frono 回答数1 浏览数898469
badmanchan | 未知
原子和原子核太小了,人的肉眼是看不到的。就连比原子大得多的细菌,人眼都没法看到,因为人眼的角分辨率是非常有限的。角分辨率的计算公式如下:


其中Δφ表示视直径,即物体两端与观察者眼睛的夹角;λ是进入人眼的可见光波长,一般取肉眼最容易感知的可见光波长:550纳米;D为眼睛的瞳孔直径,它的大小通常为2至3毫米。把数据代入上式,就能得到人眼的极限分辨角大约为1角分,即60角秒。另一方面,视直径、被观测物体的半径R和距离d的关系如下:


这样根据上式可以估算出,人眼能够看到的最小物体为0.1毫米左右。相比之下,普通细菌的直径一般只有几微米,即千分之几毫米,所以我们用肉眼是无法直接看到单个细菌的。一般而言,原子的大小是不确定的,根据不同的定义它们有着不同的大小(比如供价半径、范德华半径、金属半径),并且不同元素的原子直径也有所不同,但通常它们的数量级一般为10^-7毫米,远远小于人眼所能看到的最小物体尺寸,所以直接通过肉眼是看不到原子的。那么,是否有办法看到原子呢?

目前,扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)可以对原子进行成像,但这种成像仍然是间接效果,并非直接拍摄到原子。

扫描隧道显微镜观察到的钴原子
以扫描隧道显微镜为例,在低温的环境中,把探针顶端的单个原子对准观测样本,仪器释放电流。然后,通过测量量子隧穿电流的强度,就能得到原子的形貌。因此,这种显微镜并不是一种光学显微镜,它其实也只是间接得到了原子的轮廓。

金的扫描隧道显微镜图像
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