Почему электронные микроскопы дают большее увеличение чем световые кратко

Обновлено: 02.07.2024

Рассмотрите принцип работы, строение и возможности электронного микроскопа. Узнайте, что понимают под электронным микроскопом, разрешение, оптический микроскоп.

Электронный микроскоп – прибор, где для формирования изображения используют электронный луч.

Задача обучения

Разобраться в том, почему электронные микроскопы гарантируют более высокое разрешение, чем оптические.

Основные пункты

Электронные микроскопы крайне важны, потому что могут увеличивать объекты с гораздо более высоким разрешением, чем оптические.
Более высокое разрешение достигается из-за того, что волны де Бройля для электронов намного меньше видимого света.
Электромагниты можно применять как магнитные линзы для контроля электронных лучей.

Термины

ПЗС (прибор с зарядовой связью) – прибор с перемещением электрического заряда в область, где им можно манипулировать.
Длина волны де Бройля – обратно пропорциональна к импульсу частички.

Давайте изучим принцип работы, строение и возможности электронного микроскопа. В определенных условиях частички по поведению напоминают волны. Эта идея заложенная и в функционировании электронного микроскопа, использующем электроны для формирования изображений. Прибор обладает большим разрешением, чем может себе позволить стандартный световой микроскоп. Ему удается разрешать более чем на 50 мкм, а увеличивать до 10000000 раз, а у светового разрешение – 200 нм и увеличение – 2000 раз.

Изображение муравья, созданное сканирующим электронным микроскопом

Теперь вы понимаете, что имеется в виду под электронным микроскопом. Рассмотрим оптический микроскоп. Световой пучок проходит сквозь тонкую мишень и потом увеличивается изображением, фокусируясь объективными и глазными линзами. Количество необходимого света основывается на плотности мишени. То есть, прошедший сквозь нее луч передает информацию о внутренней структуре.

Электронные микроскопы работают практически также, но вместо света используют электроны. Они выходят из катода в виде пучка, оперируемого магнитными линзами. Далее он пробивается сквозь тонкую мишень, где количество электронов зависит от ее плотности.

Серия магнитных линз увеличивает полученное изображение и отправляет его на флуоресцентный экран, фотографическую пластину или чувствительный датчик. Если попадает на ПЗС, то может отметиться в реальном времени на мониторе.

Электронные микроскопы опережают другие по полезности, так как обладают большей возможностью к расширению и увеличению. Дело в том, что длины волн де Бройля намного меньше, чем видимый свет. Объекты дифрагируют свет, если разделены дистанцией того же размера, что и волновая длина света. Дифракция препятствует возможности сфокусировать переданный свет на изображении. Именно поэтому размеры, где в пучке электронов задействована дифракция, будут меньше.

используются при изучении клетки? 4-Кто разработал клеточную теорию? 5-Почему клетку назвали клеткой? 6-Какие свойства объединяют все клетки живых организмов? Используя знания,полученные на уроках физики,объясните,почему электронные микроскопы дают большее увеличение,чем световые.

Ответ или решение 1

1. Все, которые присущие понятию живого: рост, размножение, метаболизм, двухсторонняя связь с внешним миром.

2. Разница концентраций ионов внутри и снаружи клетки, относительно постоянный химический состав.

3. Микроскопический, метод выращивания культур клеток, экспериментальный, биохимические исследования и т.д.

4. Клеточную теорию разработали М. Шлейден и Т. Шванн.

5. Р. Гук, который впервые обнаружил клетки при микроскопии среза пробкового дерева, дал название клеткам, заметив их взаимное строение в виде ячеек, напоминавших пчелиные соты.

6. Схожесть строения и функций.

7. Отличие в способе получения изображения.

В световой микроскопии для получения изображения используют световые лучи, которые проходят через изображение.

В электронной микроскопии используют поток электронов. Электроны имеют маленький размер, и проходят через вакуум, не рассеиваясь, как световые лучи. Это даёт возможность увидеть самые маленькие органеллы внутри клетки.

Разрешающая способность электронного микроскопа. Увеличение электронной микроскопии.

Разрешающей способностью называют способность прибора отобразить раздельно два мелких максимально близко расположенных объекта. Ниже предела разрешения эти объекты будут восприниматься как один объект.

Разрешающая способность и увеличение электронного микроскопа — это не одно и то же. Как бы мы не увеличивали фотографию, мы никогда не сможем разглядеть на ней отдельные атомы. Возрастает увеличение, но разрешение остается на фотографии прежним.

Мы увеличиваем фотографию электронного микроскопа, чтобы лучше видеть изображение, но если продолжать ее увеличивать, то в конце концов изображение распадется на ряд отдельных расплывающихся пятен. Понять, в чем заключается различие между увеличением и разрешением, можно также, сравнив изображения клетки, полученные в световом и в электронном микроскопе при одном и том же увеличении.

На рисунке хорошо видно, что два эти изображения весьма сильно различаются по своей детализированности. В электронном микроскопе разрешение намного больше, поскольку у электронов длина волны намного меньше, чем у видимого света.

Предел разрешения в электронном микроскопе составляет на практике около 0,5 нм, тогда как для светового микроскопа он равен 200 нм. Это не значит, что электронный микроскоп лучше. Два эти микроскопа предназначены для разных целей. Световой микроскоп по-прежнему незаменим как прибор, позволяющий составить общее представление о клетках и тканях. К тому же и подготовить для него материал можно намного быстрее и проще. Он также позволяет наблюдать живые объекты, что совершенно невозможно сделать с помощью электронного микроскопа.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Разница между световым микроскопом и электронным микроскопом - Разница Между

Содержание:

Основное отличие - световой микроскоп от электронного микроскопа

Световые микроскопы (оптические микроскопы) и электронные микроскопы используются для наблюдения за очень маленькими объектами. главное отличие между световым микроскопом и электронным микроскопом является то, что световые микроскопы используют световые лучи для освещения объекта на рассмотрении в то время как электронный микроскоп использует пучки электронов для освещения объекта.

Что такое световой микроскоп

Световые микроскопы освещают их образец с помощью видимого света и используют линзы для получения увеличенного изображения. Световые микроскопы бывают двух видов:однообъективную а такжесоединение, В однолинзовых микроскопах для увеличения объекта используется одна линза, тогда как в сложной линзе используются две линзы. Используяобъективнастоящее, перевернутое и увеличенное изображение образца создается внутри микроскопа, а затем с использованием второй линзы, называемойокуляризображение, сформированное объективом, увеличивается еще больше.

Изображение листа мха (Rhizomnium punctatum) под световым микроскопом (х400), Сравните размер этих хлоропластов (зеленых пятен) с более подробной версией (из другого образца), взятой из электронного микроскопа ниже.

Что такое электронный микроскоп

Как правило, разрешение изображений SEM не такое высокое, как у TEM. Однако, поскольку электроны не обязаны проходить через образец в СЭМ, их можно использовать для исследования более толстого образца. Кроме того, изображения, полученные с помощью СЭМ, показывают более глубокие детали поверхности.

ПЭМ-изображение хлоропласта (x12000)

РЭМ-изображение пыльцы разных растений (х500). Обратите внимание на глубину детализации.

разрешение

разрешающая способность изображения описывает способность различать две разные точки на изображении. Изображение с более высоким разрешением более четкое и детальное. Поскольку световые волны подвергаются дифракции, способность различать две точки на объекте тесно связана с длиной волны света, используемой для наблюдения за объектом. Это объясняется вКритерий Рэлея, Волна также не может выявить детали с пространственным разделением, меньшим, чем ее длина волны. Это означает, что чем меньше длина волны, используемая для просмотра объекта, тем четче изображение.

Электронные микроскопы используют волновую природу электронов. длина волны де Брогли (то есть длина волны, связанная с электроном) для электронов, ускоренных до типичных напряжений, используемых в ПЭМ, составляет примерно 0,01 нм, тогда как видимый свет имеет длины волн между 400-700 нм. Очевидно, что электронные лучи способны раскрывать гораздо больше деталей, чем лучи видимого света. В действительности, разрешения ТЭМ имеют тенденцию быть порядка 0,1 нм, а не 0,01 нм из-за воздействия магнитного поля, но разрешение все же примерно в 100 раз лучше, чем разрешение светового микроскопа. Разрешения СЭМ немного ниже, порядка 10 нм.

Разница между световым микроскопом и электронным микроскопом

Источник освещения

Оптический микроскоп использует лучи видимого света (длина волны 400-700 нм) для освещения образца.

Электронный микроскоп использует электронные лучи (длина волны ~ 0,01 нм) для освещения образца.

Лупа Техника

Оптический микроскописпользует оптические линзы, чтобы изгибать лучи света и увеличивать изображения.

Электронный микроскоп использует магниты, чтобы изгибать лучи электронов и увеличивать изображения.

разрешение

Оптический микроскоп имеет более низкое разрешение по сравнению с электронными микроскопами, около 200 нм.

Электронный микроскоп может иметь разрешение порядка 0,1 нм.

увеличение

Световые микроскопы может иметь увеличение около ~ × 1000.

Электронные микроскопы может иметь увеличение до ~ 50000 (SEM).

операция

Оптический микроскоп не обязательно нужен источник электричества для работы.

Электронный микроскоп требует электричества для ускорения электронов. Это также требует, чтобы образцы были помещены в вакуумы (в противном случае электроны могут рассеиваться от молекул воздуха), в отличие от световых микроскопов.

Оптический микроскоп намного дешевле по сравнению с электронными микроскопами.

Электронный микроскоп сравнительно дороже.

Размер

Световой микроскоп маленький и может быть использован на рабочем столе.

Электронный микроскоп довольно большой, и может быть таким же высоким, как человек.

Рекомендации

Young, H.D. & Freedman, R.A. (2012). Физика Сирса и Земанского: с современной физикой. Addison-Wesley.

Изображение предоставлено

Читайте также: