原子為什么看到它這么困難

原子的質量非常的小，是在化學反應下不可再分的基本微粒。隨著科技的不斷進步，人們對原子的認識逐漸清晰起來，它的概念也被廣泛的接受了解，可是你們看到過原子嗎?為什么看到原子這么困難，相信許多朋友們都不太了解，下面就由小編來給大家解答一下疑惑吧。

從公元前約450年古希臘哲學家德謨克利特提出原子的設想，到近代化學的發(fā)展，人們對原子的認識逐漸清晰起來，原子的概念也被廣泛接受，并成為近代化學的基石之一。然而，到了19世紀人們還沒有真實地“看”到原子，甚至原子是否真的存在還一度被人質疑。1827年，蘇格蘭植物學家布朗發(fā)現水中的花粉在作不規(guī)則的抖動，這被稱為“布朗運動”。愛因斯坦對布朗運動做出了解釋，認為是液體分子的不均勻碰撞引起的，這就成為了分子、原子存在的證據。到了20世紀初，隨著電子、質子和中子的發(fā)現，人們對原子的認識終于有了一個較完整的圖像。但是，原子仍然沒有被直接“看”到。

為什么看到原子這么困難呢?我們先了解一下“看”的過程，確切地講，是采用光學手段觀察的過程。我們看到一個物體是由于光在物體的表面發(fā)生反射后進入肉眼或是觀測儀器。原子大約只有頭發(fā)絲粗細的100萬分之一那么大，比如氫原子的直徑大約是5納米。我們知道，光也是一種電磁波�？梢姽獾牟ㄩL范圍大約為400～700納米，這要比原子大得多了。對于波來說，如果遇到比它的波長還小的障礙物，就不會被反射，而是繞過障礙物繼續(xù)前進，這種現象就是波的衍射�，F在很明顯了，光不能被一個原子反射，那么即使用倍數再高的顯微鏡，也無法看到!那么，原子真的就看不到了嗎?

一個直接的想法是，既然可見光的波長對于原子來說太大了，那么可以用更短的波長。量子力學告訴我們，一切粒子都可以有波動性質，這被稱為物質波，只不過物質波的波長非常非常短。比如電子，它的物質波波長只有原子大小的1/1000左右，一束電子打在原子上就像一束光照在我們日常生活中普通的物體上一樣，可以從不同的角度被反射。這正是電子顯微鏡的原理。1931年，德國物理學家恩斯特·魯斯卡發(fā)明了第一臺透射電子顯微鏡。到目前，透射電子顯微鏡的分辨率已經可以小于0.2納米。由于透射電子顯微鏡需要產生高速電子流，要求高電壓以及真空環(huán)境，并且需要電子穿透樣品，所以樣品還需要預先被切割成極薄的切片(約50納米)。

1981年，在IBM公司的蘇黎世實驗室里，瑞士物理學家海因里�！ち_雷爾和德國物理學家格爾德·賓寧發(fā)明了利用電子隧道效應的掃描隧道顯微鏡�，F在的掃描隧道顯微鏡已經可以達到0.1納米的分辨率。同時，掃描隧道顯微鏡并不需要很高的電壓，也不用工作在高真空環(huán)境中。

透射電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡的發(fā)明，使得人類第一次可以直接觀察到原子，成為物理、化學、生物、材料科學研究的有力工具。

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