顯微鏡看到的是原子還是原子中的電子,原子有具體的模樣嗎?什麼顯微鏡能看到電子?

科幻船塢


先說量子顯微鏡。

上圖是2013年科學家們用量子顯微鏡拍到的氫原子的圖片,它是人類歷史上給原子拍照拍的最清楚,最近景的圖片了。從圖中可以看到電子雲,要知道氫原子是由一個質子一個電子組成的,一個電子就已經瘋狂運動成為一團雲了。

另一個觀察原子最普遍的一種顯微鏡叫STM顯微鏡。

它的工作原理利用的是量子隧穿效應。

這是個非常神奇的現象。

舉個栗子,一個人站在一座山下,如果他想到山那邊,他就必須爬過這座山。但到了量子領域,神奇的事情發生了,這個小小的量子(比如電子)竟然不用爬山,而是神奇地找到並穿過了“山體隧道”,到達了另一邊。這就是量子隧穿效應。

一句話說明白,量子可以穿牆而過,而你卻只能頭上撞個大包。

STM正是利用這一原理,用一根很細的探針,針頭上只有一個原子,然後在針尖上施加一個電流,然後讓這個原子去接觸被測量的物質,根據電流和距離的關係,我們就能知道原子長啥樣和怎麼排列了。

1990年IBM的科學家展示了一項令人瞠目結舌的圖片,他們用STM在金屬鎳表面用氙原子組成了IBM字樣。1993年,他們故技重施,用鐵原子在鈷上面寫了個漢字“原子”。

利用STM,科學家終於可以看到物質的原子層面是如何構成的了:

金和二硫化鉬的表面原子構成。

如上,科學家們可以利用那根探針,隨意地移動原子,並且可以利用這一技術進行原子層面的工程搭建,當然了,這裡《三體》小說中,質子的高維度展開和蝕刻還是差太遠了。

科學家們利用STM讓Si(111)搭成了一個六邊形的小山包。

原子都能隨便擺弄了,分子就更不成問題了。比如,我們可以利用STM,對一些DNA進行重新編輯等。

曾經人們認為STM就是人類的觀測極限,但隨著量子技術的不斷進步,未來讓我們一睹電子、質子,甚至夸克的真實面貌,也不是不可能。


科學重口味


顯微鏡(電子顯微鏡或質子顯微鏡)看到的應該是‘’電子雲‘’。原子的模型,即:原子物理學,是量子力學的原子物理學,即是量子力學在原子中的運用,具體一點說:就是定態薛定諤方程運用於原子中的電子。所謂定態就是有向心力作用的束縛態;在原子中,向心力是由帶正電荷的原子核提供的靜電吸引力。原子的具體模樣:應該呈球體!為什麼呢?答:這是因為體積相同的同一種純物質(或物體),以球體的表面積為最小!而表面積最小可以保證其表面自由能最低,這符合原子體系的能量最低原理的要求!所以單個的原子的具體模樣是球形狀。


藍色基調9


你說的是哪種顯微鏡,普通光學顯微鏡根本看不到原子!看得到原子的是電子顯微鏡,利用的是高速電子束掃過, 再分析電子的反彈和通過現象,成像!所以電子顯微鏡觀察的最小程度也就是原子,和分析出原子核存在!電子的發現是靠雲室和理論物理!


依然那長風


我想每種材料都有DNA 吧,也就是每種材料都有分子、原子、中子、質子、電子……的DNA 序列,這才有了每種材料的屬性,不知道是不是這樣的,


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