Strona głównaPytania → Jaki jest najmniejszy obraz uzyskany...

Jaki jest najmniejszy obraz uzyskany pod mikroskopem?

Pytanie

Pyta Weronika

Jaki jest najmniejszy obraz uzyskany pod mikroskopem? Czy ktoś kiedyś zobaczył pojedynczy atom lub zarys jego kształtu?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Pod zwykłym mikroskopem optycznym działającym w świetle widzialnym można zobaczyć przedmioty nie mniejsze niż około 250 nm (jeden nanometr [nm] to jedna miliardowa część metra, tj. $10^{-9}$m). Wykorzystanie efektów interferencyjnych oraz elektronicznej analizy obrazu pozwala na zwiększenie rozdzielczości o ponad dwa rzędy wielkości. Również wykorzystanie fal krótszych (ultrafiolet, promienie X) lub mikroskopów elektronowych pozwala zwiększać rozdzielczość. W rezultacie jesteśmy w stanie obserwować względne położenia pojedynczych atomów w sieciach krystalicznych. Natomiast kształtu atomu nie zobaczymy, gdyż potrzebna do tego fala elektromagnetyczna byłaby na tyle krótka (czyli na tyle wysokoenergetyczna), że niszczyłaby obserwowany obiekt. Prowadzimy doświadczenia, w których atomy oddziałują z fotonami o odpowiednio dużej energii. Następuje wtedy albo wybicie elektronu z orbity, albo przeniesienie go na wyższą orbitę po absorpcji fotonu. W tym ostatnim przypadku następuje potem emisja fotonów, których własności możemy badać, i analizować w ten sposób strukturę i kształt atomu. Nie można tego jednak nazwać ‚zobaczeniem kształtu’. Nasza wiedza o kształtach orbitali elektronowych pochodzi przede wszystkim z obliczeń teoretycznych polegających na rozwiązywaniu równania Schrödingera.