显微镜放大的极限是多少?它的成像为什么不会模糊、失真?



显微镜放大的极限是多少?它的成像为什么不会模糊、失真?

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显微镜放大的极限是多少?它的成像为什么不会模糊、失真?

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显微镜是个神奇的东西 , 我们肉眼看不到的东西 , 在它的“注视下”都无可遁形 , 确实令人好奇万分 。
【显微镜放大的极限是多少?它的成像为什么不会模糊、失真?】
显微镜下蜘蛛的眼睛
为什么显微镜能放大呢?光学放大镜的原理是先用物镜(凸透镜)将物体进行放大 , 然后使用目镜将物镜放大的实像再次放大 , 所以光学显微镜的放大倍数=目镜放大倍数×物镜放大倍数 。
比如说目镜是放大倍数是5X , 物镜是10X , 那么该台显微镜放大倍数就是5×10=50倍 。 其中决定显微镜分辨率高低的 , 是物镜 。
光学显微镜
分辨率大小一般用分辨距离表示 , 其计算公式是d=0.61λ/A(λ为光波长 , A为物镜的数值孔径) 。
电子显微镜原理与光学显微镜原理类似 , 只是使用电子束替代了可见光束 , 用电磁场替代了透镜;扫描隧道显微镜则是利用量子理论中的隧道效应 。
扫描隧道显微镜
显微镜的放大极限?光学显微镜的极限分辨率是0.2μm , 最大放大能力在1500~2000倍 , 这主要是受制于可见光波长400~700nm所致(显微镜的分辨率约为光波长的一半) 。
电子显微镜极限分辨能力大约在0.2nm , 最大放大能力可达数百万倍 , 是光学显微镜的1000多倍 , 主要是利用了波长更短的电磁波或者电子束 。
电子显微镜及其原理
扫描隧道显微镜是当今世界上放大能力最强的显微镜 , 其纵向分辨率达到0.01nm , 放大倍数超过3亿倍 。
用一句话形容他们的功能:光学显微镜可以看细胞 , 电子显微镜可以看DNA , 而扫描隧道显微镜则可以观察原子 。
显微镜下的世界
显微镜放大为什么不失真?我们都知道 , 数码相机拍摄的图片 , 放到电脑上继续放大 , 超过一定限度后就会模糊、失真 。
但是显微镜将物体放大数千乃至数百万倍 , 物体仍然很清晰 , 不会模糊 , 也不会失真 , 这到底是怎么回事?
15000倍下的光子晶体
其实数码相片放大后模糊、失真 , 主要是由于在数码设备中物体的成像都是由像素构成 。 所谓像素 , 实则是在屏幕上显示的点 , 它的大小不是固定的 。
显微镜下的狗虱和蜱虫
具有相同尺寸的显示屏 , 如果它的像素越多 , 它的像素点尺寸就越小 , 分辨率就越高 。 如手机的像素为1080 x 2244 , 表示这个手机屏幕每行有1080个像素点 , 一共有2244排 。
这个像素点代表了它表示图像的最小单位 , 如果继续放大 , 它没有继续包含有效信息了 , 就产生模糊和所谓的失真 。
原子组成的小人图像
眼睛看到显微镜放大物体的成像 , 并不使用像素表示 , 它是光波(电磁波等)对实际物体信息特征的反映 。 在普朗克长度(1.616229x10^-35m)以上范围 , 实体都是存在的 , 都可以连续体现其信息特征 , 没有所谓的失真 。

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