Изобретение фотографии стало одним из переломных моментов в развитии техники, культуры и искусства. Люди получили новый инструмент для творчества, а учёные — ещё один универсальный способ изучения природы. Фотографии далёких планет и живых клеток, возможность детально заснять сложные процессы и многое другое стали доступны любознательным. И если изображение крупных объектов получить относительно легко, то с вирусами, атомами и молекулами возникли проблемы. Во всём оказался виноват свет.
Размер атомов крайне мал — если составить цепочку из нескольких атомов гелия, то её длина составит миллиардную долю метра. Казалось бы, надо всего лишь оснастить фотоаппарат сложным механизмом из увеличительных стёкол и снимок частиц готов. Но к сожалению, этот способ не работает, даже самый современный микроскоп с системой линз не в силах пойти против природы.
Дело в том, что свет подчиняется не только принципами геометрической оптики. На определённых масштабах его поведение описывается волновыми законами. Фотографию можно сделать только в том случае, когда световые лучи достигают объекта, отражаются от него и попадают в объектив. При этом не важно, это объектив зеркалки или фронтальной камеры смартфона. А если размер предмета, на который падают световые лучи, меньше 250 миллиардных долей метра (т. е. 250 нанометров), то свет его огибает, проявляя волновую природу. Так произойдёт с уже упомянутой фигурой из атомов. И в лучшем случае, мы получим снимок размытого тёмного или светлого пятна.
Для получения изображений молекул и вирусов применяется особый вид инструментов, называемых электронными микроскопами. Такие устройства создают изображение вообще не используя видимый свет. Вместо этого интересующий объект обстреливают электронами, отрицательно заряженными элементарными частицами. Их размеры достаточны для того, чтобы не промахнуться мимо вируса или молекулы. Когда пучок частиц попадает на объект, возникает вторичное излучение, некоторые электроны рассеиваются и улетают обратно. Детектор регистрирует интенсивность новых потоков, а затем прибор составляет изображение, учитывая, где излучения больше, а где меньше. Так и получается чёрно-белый снимок, передающий структуру микроскопических тел.
А если вы видите цветное изображение, полученное электронным микроскопом, то в большинстве случаев оно раскрашено после обработки для большей наглядности.
Было интересно? Посмотрите другие материалы канала и подпишитесь. А ещё я пишу книги про физику и астрономию, можете ознакомиться и совершенно бесплатно скачать одну из них
Уважаемые адепты эфиродинамики и эмоционально несдержанные читатели, ваши комментарии неизбежно удаляются. Даже не тратьте время.