顯微鏡可以配合使用無限放大嗎?

小禹186783358

上面這個圖,大家想必多少都認識:超級馬里奧的馬里奧。

那麼我問你,這個圖放大,會變成什麼樣?

好,我們放大一次。這個圖裡,就只剩下馬里奧的4個像素點了。

我們繼續放大

再放大呢?

只剩下一個像素點了!如果我們繼續放大呢?


想來也不用我多嘗試,您也得猜到了:這一個像素點啊,再怎麼放大,也就是這一個像素點了。

對於光學顯微鏡啊,這個道理其實是一樣的。

光這個東西,有一個性質較波粒二象性。他既是粒子,但同時又是波。一個光子,雖然說名字是“光子”,聽起來好像就是一個豆豆那樣,其實不是的。既是一個光子,他還是一個波。波的話,不可避免的,他就是一大坨。

是個波,就有衍射,衍射就有光斑。當兩個光斑太近的時候,就沒辦法分辨了。多近呢?大概就是和光的波長差不多的時候吧。

現在,你只剩下一個像素點了。這一個像素點,你再放大,再放大,裡面還有啥新東西在嗎?沒有了。

所以說,光學顯微鏡的分辨率,是有一個極限在的。不是說不能繼續“放大”,而是哪怕繼續放大,也只是把一個像素放大到一個屏幕那麼大,也看不到再多細節。


IvanZhu

很遺憾,這做不到。看了描述,題主說的是光學顯微鏡,想通過超多物鏡目鏡的疊加來獲得無限高的放大倍數。


總的來說,就是想無限提高光學顯微鏡的分辨率,但是忽略了最關鍵的一點:可見光的範圍(400~760nm)。

人類之所以能看到物體,是由於光線入射進眼眼。那如果光波長不在可見光範圍呢?很顯然,你就看不見了。

也就是說,你即便將光學顯微鏡的理論分辨率提高了,但是尺寸小到一定程度,人類就識別不了。


阿貝極限:光學顯微鏡的分辨率極限,為可見光波長的一半。

很顯然,即便用波長最短的400nm藍紫光,我們也只能看到200nm尺寸的物體,再小就根本分辨不出了。

但光學顯微鏡真的一點辦法都沒有了嗎?後來科學家發明了熒光顯微鏡,簡單來說就是:通過一些技巧,多次觀測大於200nm距離的點,然後將每次結果疊加,獲得完整圖像。結果甚至能達到20nm的尺寸。


不過上世紀聰明的科學家又想到了電子,用電子束代替了光束,其波長相比於可見光而言,要小數萬倍。因此就誕生了電子顯微鏡

期待您點評和關注哦!


賽先生科普

\n

{!-- PGC_VIDEO:{"thumb_height": 360, "thumb_url": "65fa0009863ce6e33660\

孔徑光柵顯微鏡拍原子

答:光學顯微鏡肯定是有極限的;實際上,任何顯微鏡,都無法實現無限放大,因為我們世界本身就是離散的,存在最小單位。


至於原因,其他答友從原理上解釋得很清楚,我換一個角度來解釋!

首先,我們觀測一個物體的細節,肯定需要中間介子來傳遞信息,而且該介子還必須帶有物體細節的信息才行,兩個條件缺一不可。




我們不可能不通過任何介子,就獲得其他事物的準確信息,因為人類不是“神”,不可能掐指一算就知道其他事物的細節。


其次,中間介子還必須帶有第三方物體的信息才行,比如我們看見東西,介子就是“光子”,光子打到其他物體上,光子的相位、波長、振幅等等發生改變。

該變化和物體的細節關聯,相當於光子攜帶了物體細節的信息,然後光子進入人的眼睛,信息被視網膜提取出來,我們大腦才能破譯其中的信息,從而得知物體的性質。



其中的關鍵,在於中間介子獲得物體信息的極限是什麼?

比如一個光子擁有波長,我們可以簡單理解光子的大小,如果被探測物體的尺度遠小於光子的尺度,那麼光子是不可能獲得物體信息的。好比盲人用手觸摸物體,可以獲得物體的形狀信息,但是物體的尺寸遠小於手的尺寸時,我們是感受不到物體細節的。



回到題目上來,量子力學認為,我們的宇宙存在最小單位,那麼意味著我們能使用的介子存在最小值,對於遠小於介子的尺度,我們沒有任何辦法進行探測,因為信息無法提取出來,其他都是白搭。



例如:光子的波長和動量存在最小值,決定了光學顯微鏡的極限;電子的波長比光子小,所以電子顯微鏡能探測的尺度更小;隧道掃描顯微鏡和原子力顯微鏡,利用單個原子的尺度,去獲得另外一個原子的信息,所以這兩者能獲得原子尺度的信息。

但是我們不可能無限獲得更小物體的信息,因為我們能操控的介子是有極限的!



艾伯史密斯

如果可以的話,科學家們就不用發明電子顯微鏡了,正是電子顯微鏡等更先進的觀測設備,人類才能觀察到比病毒還小的蛋白質分子,才能看到原子。


光學顯微鏡所能顯示的最小物體與光照波長有關,理論上只能分辨的最短距離是光線的半波長,而人眼的結構又使人眼不能分辨一些頻率段的光線,顯微鏡如果想要提高分辨率,只能採用波長更短的光,低於人眼的分辨極限就再也看不到了。

而透射電子顯微鏡可以在光學顯微鏡的基礎上再放大1000倍。電子顯微鏡主要由鏡筒、真空裝置、電源櫃三部分,在鏡筒中裝有電子透鏡、探測器等裝置,用電子束透過所要觀察的物體,用電子透鏡放大物像,用探測器來收集電子信號,最終呈現在顯示器上。


掃描電子顯微鏡不是用電子束透過物體,而是用電子束激發物體原子,樣本被激發出次級電子,然後利用各種設備產生物像。


來看世界呀

光學鏡不可能無限放大,一個是物距,像距,焦距,幾何限制,再大就要更近,鏡片更大,但照明不夠,照明再加強目標物就燒燬了,光學鏡受幾何照明放大比例限制,冷卻沒法解決,x80多倍就差不多了,越大越暗,想足夠明亮就容易燒目標物。

倒是有半路加光的設計,在一級成像之後再加入白光。

用的反光鏡或半透反光鏡,或全反射鏡,圖像是放大了,但加光加的清晰度差了。只能是個大概,

光是有熱度的。

現在有介於光學顯微鏡和電子顯微鏡之間的芯片光學顯微鏡。

可以在一級成像之後電子加光放大率和保真度也介於電鏡和光鏡之間。視野比較明亮。


AUTUYG

不能。你說的是光學顯微鏡,可見光能聚焦的最小直徑是光波波長的三分之一,所以光學顯微鏡最大大概能放大2000倍。因為放大倍數是波長決定的,所以後來人們根據電子振動的波長非常短,發明了電子望遠鏡,可以放大上百萬倍。放更大不是依靠疊加的,而是探測波的波長決定的。中國的哲學思想認為世界的組成,其大無外,其小無內,所以理論上來說,只要找到合適的探測手段,你可以無限的觀測下去,世界永遠沒有盡頭。


分享到:


相關文章: