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假如人类可以把显微镜提升到40亿倍,是不是全新的宇宙观?

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假如人类可以把显微镜提升到40亿倍,是不是全新的宇宙观?
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光学透镜的原理

假如人类可以把显微镜提升到40亿倍,是不是全新的宇宙观?

光学透镜的极限大约是2000倍,号称大于这个倍数的,我秉承一个原则“你有钱你随意”。

有同学开脑洞,提出光学显微镜的放大率就是物镜的放大倍数乘以目镜的放大倍数,好比物镜50x,目镜10x,放大倍数就是500倍。如果我们可以来一个无限的套嵌使用,岂不是可以突破到无限倍数,岂止40亿倍?但光学显微镜放得大,不代表你能看得清;放得大讲的是放大倍数,实际我们最需要的是——看得清,这就需要分辨率。而光学显微镜的分辨率仅仅由物镜决定。

假如人类可以把显微镜提升到40亿倍,是不是全新的宇宙观?

最前端的物镜决定了到底有多少信息进入了光学系统,我们称为——“空间频率”。简单的理解,透镜是一个低通滤波器,如果我们用肉眼进行最终的观察,成像的位置就需要人眼看得足够清楚。像到肉眼的最佳距离被称为Normal Near point,中文名称叫最近对焦点。对于大多数人来说,这个距离大约是25cm。

光学显微系统的放大倍数是2000倍,对应到200nm的分辨率,这个光学系统的成像能力就相当于呈现0.4mm有限分辨率的像。物体微观到一定程度后,它本身就已经失去了常规的光学属性了。物体细小到一定程度,如果光学属性差,就不会被光展现出来,它就失去了具体的形状、色彩——成出来的像就是一个衍射光斑,叫做艾里斑。这就是一个点能够准确成像的尺度极限——阿贝极限。光学显微镜2000倍时,就进入阿贝极限。这个可以说是人眼观察的极限了,再往下努力,你需要的不是显微镜,而是配一副眼镜了。

电子显微镜

假如人类可以把显微镜提升到40亿倍,是不是全新的宇宙观?

电子显微镜,简称电镜,Electron Microscope(简称EM)。相比一般光学显微镜,电镜的历史才50年左右,但它已经成为现代科学技术中不可缺少的重要工具了。

电镜主要由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。

电子显微镜的分辨率可以达到0.2nm,我们可以认为电子显微镜在光学显微镜的基础上,再增强了1000倍。也就是200万倍的级别。这个级别下,已经接近于原子级别了,细菌啊,晶体结构之类的已经可以很清晰的看得到了。

不过离题主的脑洞距离还差得很远。

显微是个烧钱的举动

一般号称能达到2000倍的光学显微镜,至少价格都在5位数以上,低于这个价格的,基本可以不用考虑实际效果。而且,动用这个东西,需要的更多是专业技巧,一般普通爱好者,你对半天,可能都是一团光影的糊糊。

而电子显微镜,这个动辄都必须过百万的设备,就不是一般家庭可以配置拿来玩抖音的了,大学或者研究院才会配置,维护和操作都需要专业的培训后,才可以上岗,大家就别想太多了。

至于脑洞的4亿倍?天文望远镜可能有可能,不过光学透镜的尺寸估计得超过日地距离,想想都有点小兴奋呢。

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