我們周圍有個看不見的世界,裡頭的一切都小到無法看見。從微小的微生物到構成物質基本的分子與原子,有太多東西都躲在肉眼的視線之外。我們需要靠顯微鏡才能讓肉眼看不見的世界現形。用來看見微小物體的顯微鏡分為三種。最常見的是光學顯微鏡,把光照射在樣本上,再以鏡片放大。但科學家利用電子顯微鏡的粒子串流,能夠看見更小的物體。某些顯微鏡還能利用像針一樣的探針,看見眼睛看不到的東西。下面要介紹一些特殊的顯微鏡,也要告訴你用這些儀器能看見什麼。

肉眼
  不使用顯微鏡的話,能看見最小的東西是什麼?我們大多數都能看到大約0.1公釐寬的物體,相當於人類毛髮的寬度。人類卵子細胞也差不多這麼大,是唯一能用肉眼看見的細胞。

奈米有多小?
  科學家會利用公尺來測量物體。我們光靠肉眼所能見到最小的物體,是用公釐來計算,也就是1000分之1公尺。使用顯微鏡時,就必須用到更小的測量單位,大概小個幾十億倍。細胞與細菌大部分是以微米來測量,1微米等於100萬分之1公尺。病毒與分子又更小了,測量單位是奈米,也就是10億分之一1公尺。原子的測量單位是皮米,也就是1兆分之1公尺。光是一個英文句子的句點裡,就能容納數百萬個原子。

光與鏡片
  在自然課上使用的標準顯微鏡,能利用可見光穿透樣本,接著由鏡片把來自樣本的光線放大並送進你的眼睛,讓樣本看起來比較大。學校裡的顯微鏡大概能把物體影像放大400倍。專業實驗室的顯微鏡能把物體影像放大1000倍,在這種顯微鏡底下,人類的毛髮看起來就跟手機差不多寬。

尋找亮光
  有一種新的光學顯微鏡,能觀察發光的樣本。先把特殊光線照射在樣本上,讓樣本吸收光線後開始自行發光,這種亮光稱為螢光。顯微鏡會區別螢光與普通的光線,藉此觀察普通光線下無法看見的細節。這種顯微鏡適合用來觀察人體細胞內部。

發射電子
  利用電子束觀察的電子顯微鏡,能比最厲害的光學顯微鏡看見更小的物體,因為電子的波長比原子之間的空間更小。這種大型儀器上方有一把電子槍,能沿著長筒發射電子束。筒內的磁鐵讓電子束保持聚焦在底部的樣本上,電子束會來回掃描樣本。電子束接觸樣本時會發出訊號,就會讓電腦螢幕上顯示出影像。電子顯微鏡可以把物體放大50萬倍,能清楚顯示昆蟲眼睛、花粉顆粒或微小細胞的精細結構。

用大儀器看小東西
  加拿大維多利亞大學的特製挑高教室中,有一座全世界最靈敏的電子顯微鏡,名叫STEHM(掃描透射電子全息顯微鏡的英文縮寫),高約4.6公尺,重量超過6.4公噸。顯微鏡中強大的電子束,透過65個磁性鏡片引導,就連一顆原子也偵測得到。科學家希望利用它來探索化學、物理學與人體的嶄新知識。

上下跳動
  利用掃描穿隧顯微鏡,體積和原子一樣小的物體也能形成3D立體影像。這種顯微鏡是利用像針一樣的小探針,針尖不超過一個原子大,電子流會在探針與樣本之間流動。當探針劃過樣本時,會在下方的原子上快速穿梭移動,並把探針發出的訊號傳送到電腦中,形成下方的表面圖像。掃描穿隧顯微鏡不只能拍攝樣本影像,也能移動單顆原子。科學家還能把原子當成世界上最小的球那樣地玩,重新排列後拼出公司的名字,甚至還畫出微小的人類手指的圖形。

 

《終極科學百科》

 

 

 

 

 

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