Информация

Карта сайта

Эволюция arrow История вещей arrow Наука arrow Электронный микроскоп
2014-04-05 07:32:05
Электронный микроскоп
Печать E-mail
(0 голосов)

Конечно, замечательные опыты англичанина Дж. Дж. Томсона по определению в магнитном поле отношения заряда электрона к его массе и американца Роберта Милликена по прямому измерению заряда электрона, убедившие всех, что электрон — это частица, были выполнены достаточно тщательно и надежно, и физики нисколько не сомневались в их достоверности. Да и эти опыты, как все истинные и точные эксперименты в науке, можно воспроизвести и проверить в любой лаборатории мира.

учки электронов заменяют при анализе веществ рентгеновские лучи, позволяя легко отличить слиток меди (вверху) от пленок никеля и слоев хрома.

 

Роберт Милликен пользовался очень простой аппаратурой. Две круглые латунные пластины диаметром около 25 сантиметров были установлены на расстоянии 15 миллиметров друг от друга. В верхней пластине было просверлено несколько мелких круглых отверстий, через которые в воздушный промежуток между пластинами с помощью распылителя впрыскивались капли смазочного масла. К пластинам подводилось высокое напряжение в 10 киловольт. Вот и все!

Милликен потратил на свои опыты три года: с 1909 по 1912 год. С помощью потока рентгеновских лучей он ионизировал молекулы воздуха. Оставив после себя заряженные положительно ионы, электроны прочно «усаживались» на капельках масла. По скорости опускания капелек можно было определить заряд одного электрона и подсчитать, сколько электронов «сидит» на отдельной капельке.

Иногда Милликен так увлекался своими наблюдениями за поведением заряженных капелек масла, что забывал пообедать или выйти к заранее приглашенным гостям. Объектив оптической системы, через который Милликен рассматривал события, происходившие между латунными пластинками, неудержимо приковывал его внимание в эти годы.

Жена Милликена однажды объяснила гостям, что ее муж не может прийти к обеду, пока не закончит стирать и гладить. Гости, конечно, были очень растроганы любовью ученого к домашним занятиям… Через несколько часов все выяснилось. Милликен, позвонив из лаборатории, коротко сказал жене: «Я наблюдал за ионом», что звучит по-английски очень похоже на фразу: «Я стирал и гладил».

И теперь физики должны признать, что частица, имеющая массу и заряд, ведет себя как волна? Это означало бы, в частности, что можно создать и электронный микроскоп! По образцу и подобию оптических и рентгеновских микроскопов…

Здесь показан современный электронный микроскоп и сфотографированные с его помощью: провода электронных схем толщиной в несколько микрон; плесень, покрытая слоем металла; внешне гладкая и блестящая пленка алюминия.

Оказалось, что можно. Роль оптических линз в электронном микроскопе выполняют несколько мощных магнитов, объединенных в устройство, получившее название магнитной линзы. Магнитные линзы легко фокусируют потоки электронов, вылетающих в высоком вакууме с поверхности раскаленной вольфрамовой проволочки и ускоренных электрическим полем. Эти же линзы способны по желанию экспериментатора «распустить» электроны веером, направить их на тонкие полупрозрачные пленки металлов, на кристаллические пластинки или кусочки замороженных биологических тканей, а могут и собрать электроны, отраженные от поверхности образцов, снова вместе. Отчетливо видны в современном электронном микроскопе зерна (или поры) в тончайших металлических пленках диаметром всего 10—20 ангстрем.

Электронный микроскоп обладает в десятки и сотни раз большей «зоркостью зрения», чем устройства, использующие рентгеновские и оптические лучи; возможности ученых исследовать структуру мельчайших объектов значительно возросли.

Электронный луч повинуется тем же оптическим законам, что и световое излучение, и, пользуясь им, можно разглядеть значительно более мелкие детали на поверхности различных тел — ведь длина волны электронного луча в тысячи раз меньше длины волны света!

Несколько лет назад физики создали так называемые сканирующие, или растровые, электронные микроскопы: электронный луч быстро и в разных направлениях пробегает по образцу, позволяя получить на светящемся экране или на фотографии объемное изображение самых крохотных деталей изучаемой поверхности. Царапина шириной всего в один микрон на поверхности полупроводниковой пластины выглядит на таких фотографиях глубоким оврагом!

Вероятно, только после создания таких научных инструментов, как электронный микроскоп, исследователи окончательно поверили, что электрон похож на двуликого бога Януса. В некоторых случаях он ведет себя как частица, а в других — как волна.

Физики теперь описывают электрон несколькими характеристиками. Например: «Мы пользовались пучком электронов с энергией 600 электрон-вольт (длина волны 0,5 ангстрема)». Вот какие крохотные длины волн имеет электронное излучение!

Так выглядит на электронной фотографии поверхность магнитофонной ленты. Увеличение в 100 тысяч раз!

Многое изменили в наших представлениях о Природе великие физические открытия XX века. Сначала у световой волны были обнаружены качества, характерные для частиц, затем у электрона найдены волновые свойства…

И самое удивительное, что по мере нашего проникновения в тайны окружающего мира все время будут выдвигаться новые представления, новые теории и гипотезы.

Возможно, исследователям Природы полезно утешать себя при этом замечательными словами Лессинга: «Стремление к истине ценнее, дороже уверенного обладания ею».

 

 

 

http://www.thingshistory.com/

 
Этот день в истории
10 декабря
1799Во Франции введена метрическая система
1901Вручены первые Нобелевские премии
1953Вышел первый номер журнала «Плейбой»
        cм. по теме: Playboy. История бренда »
Поиск
 

 
Случайные
Рейтинг
Популярные
Статьи