电子显微镜原理简单介绍

67 电子显微镜是怎样工作的?

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

要回答这个问题,我们先得问一问:我们是怎样判断某个物体有多大的?

从某一物体的两侧射到我们眼中的光线,会对我们的眼睛形成一个角度。根据这个角度的大小,我们就能够判断出那个物体的视大小

但是,如果这些光线在到达我们的眼睛之前,先通过一个凸透镜,那么,这些光线就会受到某种方式的偏折,从而使它们在我们眼中形成的角度变得大一些。这样一来,我们通过这种透镜所看到的物体似乎变大了,并且它的每一个部分也似乎变大了。这样,我们就有了“放大镜”

用几个透镜组合起来,就有可能把物体放大几千倍,并且清楚地看到一些小到远非肉眼所能看到的细部。这时,我们所碰到的是一台利用光波来工作的光学显微镜,过这种显微镜,我们可以看见象细菌那样小的物体

我们能够把透镜一个个叠在一起,最后做成一台能把物体放大得非常大,使我们能够看到比细菌小得多的物体,甚至连原子也看得见的显微镜吗?

很遗憾,这是做不到的。即使我们把一些最完美的透镜用最完善的方法组合起来,也无法制成这样的显微镜。光是由一定波长的电磁波构成的(波长约1/125,000厘米),比它再小的东西就什么也看不清楚了。光波已经大到足以“跳过”一切比它自身小的东西了

不错,有几种电磁波的波长要比可见光短得多。X射线的波长就只有可见光波长的万分之一。可惜,X射线会径直穿过我们所想看到的那些东西

但是,不是还有电子吗?电子是一种粒子,但它们的行为也象波一样。它们的波长大致和X射线差不多,但电子不会径直穿过我们所想看到的那些东西

假定有一束光投射在某一物体上。这个物体会吸收光,并且投下一个阴影。我们通过比较亮光和阴影,就看到那个物体。如果把一束电子投射到某一物体上,这个物体也将吸收电子,并投下一个“电子阴影”。在使用电子束的情况下,要是我们想用眼睛直接去看它,那是很危险的。但是,我们可以用照相底片把物体拍摄下来。电子阴影可以告诉我们那个物体具有什么形状,要是物体的某些部分对电子的吸收比其他部分强一些或弱一些,那么,这种照片甚至还可以说明物体的一些细节

但是,要是那个物体非常小,那会怎么样呢?如果我们用的是光束,我们可以利用透镜使光束以某种方式偏折,从而把物体的外观放大。我们不能用普通透镜使电子束偏折,不过,我们还有别的东西可以利用。电子是带有电荷的,这就是说,它们在磁场中将沿着弯曲的路径行进。如果我们所采用的磁场具有适当的强度和形状,就可以用透镜操纵光束那种办法去操纵电子了

简单地说,这时我们就有了一台“电子显微镜”,它利用的是电子束,正象“光学显微镜”所利用的是光束那样

不同的地方在于,电子的波长要比普通光的波长短得多,因此,电子显微镜能够为我们显示出象病毒那样细微的物体,而光学显微镜却做不到这一点

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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