Почему отдельные атомы нельзя увидеть в оптический микроскоп, а макроскопические тела, состоящие из атомов, можно?
Отдельный, скажем, электрон через оптический микроскоп, очевидно, увидеть нельзя из-за того, что энергия фотонов видимого спектра, во-первых, слишком мала для перехода электрона на другой энергетический уровень из-за низкой частоты излучения, а во-вторых, не укладывается в необходимые "квантованные рамки". Электрон такие фотоны просто-напросто не поглотит, и, соответственно, не испустит. А следовательно, мы их своими глазами не увидим. С молекулами та же история. Даже электронные микроскопы не дают четкой картинки, чего уж там говорить про оптические (а наш глаз - это как раз-таки оптическая система). Но все макроскопические тела без исключения состоят из отдельных молекул, а те в свою очередь - из атомов. Напрашивается вопрос: если столь малые частицы по отдельности увидеть нельзя, то почему же тела, состоящие их этих самых частиц, лицезреть можно?
Копирайтер для B2B. Пишу яркие продающие тексты на сложные темы. · 13 янв 2022
Отдельный атом можно увидеть.
Эта фотография единственного атома стронция была сделана в 2018 году в рамках конкурса, организованного журналом National Geographic.
Сама область ловушки, удерживающей атом (точнее, ион), крупным планом:
Видите точку? Это он, атом стронция.
И это даже не первая фотография атома в видимом спектре. Первая была сделана в 1979 году. Сфотографированный тогда атом бария даже получил собственное имя - Астрид. Курьезно, что автору той фотографии, Хансу Демельту долго не выделяли финансирование просто потому, что его начальство не верило, что сфотографировать атом вообще возможно.
Таким образом, отдельные атомы увидеть сложно, но можно. Они вполне в состоянии отражать видимый свет, по причине того, что видимый спектр не является чисто монохроматическим, а значит, в любом случае содержит частоты, которые будут поглощаться и переизлучаться электронами в электронной оболочке атома. Другое дело, что такое происходит редко, и фотон все равно отражается всего один. Зафиксировать отдельный фотон наша сетчатка может и способна, но для этого нужны весьма специфические условия.
Поэтому экспериментаторы шли на хитрость. Во-первых, на пойманный в ловушку атом светили монохроматическим лазером - на той самой частоте (ну, плюс-минус), которую атом способен поглотить и переизлучить. Во-вторых, эксперимент продолжался долго. Т.е. выдержка камеры должна быть достаточно длительной для того, чтобы накопить некоторое число фотонов, достаточное для отчетливого проявления изображения атома на фото. В 1979 году камера работала несколько недель, если не ошибаюсь. А фото 2018 года было сделано на обычный Canon 5D Mark II с выдержкой около 30 секунд.
И дальше мы возвращаемся к макротелам. Атомов в них даже в поверхностном слое много. Очень много. А значит, и отраженных фотонов тоже. Намного больше, чем один. Поэтому и макротела мы вполне способны видеть в отличие от единичных атомов.