人类现在能看到原子了吗?原子是什么样的呢?

飞龙在天9783


答:隧道扫描显微镜和原子力显微镜,可以“看到”原子;但本质上说,原子是不可见的,我们看到的原子图像,都是计算机模拟出来的。

由于原子的尺度是在太小(10-9m),一般光子的波长已经远远大于该尺度;所以在微观世界,光并不能“照亮”原子,或者说原子没有形状和颜色的说法。



但是我们的确看过,隧道扫描显微镜拍摄到的原子图像,从隧道扫描显微镜的原理上说,我们并非看到原子,而是仪器“触摸”出原子的形状,再用计算机模拟出来的。

因为在微观世界,量子力学的不确定性原理将不能忽略,所以原子并没有明显边界,也没有颜色的属性。



取而代之的是基本作用力,隧道扫描显微镜和原子力显微镜的原理就是这样的。

利用超灵敏的探头去感知原子周围的力场分布,然后巧妙地把效应进行放大,从而得出原子附近的力场分布,然后计算机根据力场分布模拟出原子的形状。

比如下图,就是隧道扫描显微镜下,铜原子的模拟图:




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艾伯史密斯


人类是不能直接看到原子的,但借助科学仪器,可以看到原子。这个科学仪器就是扫描隧道电子显微镜。

中国科学院的物理研究所就有这种扫描隧道电子显微镜,我曾经去看过那个仪器。这个隧道显微镜是不是放在隧道里的,而是放在一个减震平台上——要隔绝北京北四环附近的汽车的车流等震动的影响。

那么,隧道到底是什么意思呢?其实,这里的隧道说的是量子力学的“隧道效应”。这个效应说的是微观粒子本来是翻不过一个势垒的,但可以通过借助真空的能量突然翻过势垒,然后出现在势垒的另一侧。

那么,扫描隧道电子显微镜是如何实现的呢?我们把一个金属板放在隧道显微镜下面,然后上面放一个探头。探头与金属板之间的距离是纳米级别。这个时候,金属板上的电子可以通过隧道效应飞出金属板,进入探头里。这样我们就可以看到原子的大概样子了。网络可以查到用扫描电子隧道显微镜拍摄的这些原子的照片,有的原子排成了ibm三个字,还有的原子排成了“中国”两个字。


潇轩


肉眼是看不到的,只能借助先进的科学仪器检测,然后模拟出原子图像等。看下面这幅动图


其实这是一部只有242帧的电影里的画面,名字叫做“男孩和他的宠物原子”。没错,你看到的那些点点,都是原子。比如那个宠物,是两个点,实际上那是一氧化碳分子。

这是怎么做到的呢?就是用扫描隧道显微镜完成的,这种显微镜除了开头说的可以“观察到原子”之外,还能去移动它们。

想要达到“观察”的目的,重要原理就是量子力学中的“隧道效应”。当探针和物体表面足够近时(纳米级),导致两者的波函数有叠加,就能让电子从原子窜到探针,形成所谓的隧道电流,这时候你将探针进行平移,那么由于表面结构的存在,接收的隧道电流大小就会变化(或者也可以保持电流大小不变,也即是让探针的高度时刻变化),很显然有了这数据,计算机就能模拟出排布图像。

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赛先生科普


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全家宝贝婴幼儿游泳馆


准确地说无法看到原子。“看”是可见光被人眼接收对事物产生的认知,比如可见光直接进入人眼或者通过显微镜和望远镜进入人眼。原子的大小都远小于可见光的波长,所以原子是无法看到的。不能看到但我们可以观测到原子,通过观测的信息变换成可视的图形,就当作我们看到了原子。就像核磁共振成像,观测和反馈都不是可见光的反射,只是最终结果是可见光图像而已。


lgp3651


普通人的肉眼看不到,超过了肉眼的可视范围,须借用仪器才可看到。但也有例外,我就无须借用仪器就能看到原子,还有原子核,电子。上面答主的原子图我看的很清楚,有一个小人在跳舞。我甚至能看到眼球上的原子,只要我睁开眼睛,整个世界都以原子的形式呈现在我眼里,有山有水有漂亮的房子,还有性感的美女。


人工智能风云


看不到,但是不代表不知道它的样子。探索过程大概是这样的。你把一颗篮球摆在那里(当然假设你看不到篮球)然后用大量的其它粒子轰击这颗篮球,那些打中这颗篮球的粒子会发生反弹,然后你去根据这些粒子反弹的路径角度来还原篮球的样貌。