Sa isang molekula ng tubig, ang pangunahing tauhan ay ang oxygen atom.

Dahil kapansin-pansin na maitaboy ng mga atomo ng hydrogen ang bawat isa, ang anggulo sa pagitan ng mga bono ng kemikal (mga linya na kumokonekta sa mga buto ng mga atomo) na hydrogen - oxygen ay hindi tuwid (90 °), ngunit kaunti pa - 104.5 °.

Ang mga bono ng kemikal sa isang Molekyul ng tubig ay polar, dahil ang oxygen ay kumukuha ng negatibong sisingilin na mga electron sa sarili nito, at hydrogen - positibong sisingilin na mga electron. Bilang isang resulta, ang labis na negatibong pagsingil ay naipon malapit sa oxygen atom, at isang positibong singil para sa mga hydrogen atoms.

Samakatuwid, ang buong Moleky ng tubig ay isang dipole, iyon ay, isang Molekyul na may dalawang kabaligtaran na mga poste. Ang istraktura ng dipole ng isang molekula ng tubig na higit na tumutukoy sa mga hindi pangkaraniwang katangian.

Ang isang molekula ng tubig ay isang diamagnetic.

Kung ikonekta namin ang mga sentro ng mga positibo at negatibong singil na may tuwid na mga linya, makakakuha kami ng isang three-dimensional na geometric figure - isang tetrahedron. Ito ang istraktura ng mismong Molekyul ng tubig.

Kapag nagbago ang estado ng molekula ng tubig, ang haba ng mga gilid at ang anggulo sa pagitan ng mga ito ay nagbabago sa tetrahedron.

Halimbawa, kung ang isang molekula ng tubig ay nasa isang singaw na estado, kung gayon ang anggulo na nabuo ng mga panig nito ay 104 ° 27 ". Sa isang estado ng tubig, ang anggulo ay 105 ° 03". At sa estado ng yelo, ang anggulo ay 109.5 °.

Geometry at laki ng isang molekula ng tubig para sa iba't ibang mga estado
a - para sa singaw na estado
b - para sa pinakamababang antas ng panginginig ng boses
c - para sa isang antas na malapit sa pagbuo ng isang kristal na yelo, kapag ang geometry ng isang Molekyul na tubig ay tumutugma sa geometry ng dalawang mga triangles ng Egypt na may aspektong ratio ng 3: 4: 5
d - para sa estado ng yelo.

Kung hatiin natin ang mga anggulong ito sa kalahati, nakukuha natin ang mga anggulo:
104 ° 27 ": 2 = 52 ° 13",
105 ° 03 ": 2 = 52 ° 31",
106 ° 16 ": 2 = 53 ° 08",
109.5 °: 2 = 54 ° 32 ".

Nangangahulugan ito na kabilang sa mga pattern ng geometriko ng Molekong tubig at yelo ay ang tanyag na tatsulok na Ehipto, na batay sa gintong ratio - ang haba ng mga panig ay 3: 4: 5 na may anggulo na 53 ° 08 ".

Ang Molekyul ng tubig ay nakakakuha ng istraktura ng gintong proporsyon sa daan kapag ang tubig ay naging yelo, at kabaligtaran kapag natunaw ang yelo. Malinaw na, ang natutunaw na tubig ay nagkakahalaga para sa kondisyong ito, kapag ang istraktura nito sa istraktura ay may mga sukat ng gintong seksyon.

Ngayon ay naging malinaw na ang tanyag na tatsulok na Ehipto na may aspektong ratio na 3: 4: 5 ay "kinuha" mula sa isa sa mga estado ng Molekul ng tubig. Ang magkatulad na geometry ng Molekyul ng tubig ay nabuo ng dalawang mga tatsulok na kanang-angles ng Egypt na may isang karaniwang binti na katumbas ng 3.

Ang Molekyul ng tubig, batay sa gintong ratio, ay isang pisikal na pagpapakita ng Banal na Kalikasan, na nakikilahok sa paglikha ng buhay. Iyon ang dahilan kung bakit ang likas na katangian sa lupa ay naglalaman ng pagkakaisa na likas sa buong cosmos.

At samakatuwid, ang mga sinaunang taga-Ehipto ay pinangalanan ang mga bilang na 3, 4, 5, at ang tatsulok mismo ay itinuturing na sagrado at sinubukang ilatag ang mga pag-aari nito, ang pagkakasundo nito sa anumang istraktura, bahay, piramide at maging sa pagmamarka ng mga bukid. Sa pamamagitan ng paraan, ang mga kubo ng Ukraine ay binuo din gamit ang gintong ratio.

Sa kalawakan, ang isang Molekyul na tubig ay sumasakop sa isang tiyak na dami, at natatakpan ng isang electron shell sa anyo ng isang belo. Kung naiisip natin ang anyo ng isang palagay na modelo ng isang molekula sa isang eroplano, pagkatapos ay parang mga pakpak ng isang paruparo, tulad ng isang hugis X na chromosome, kung saan naitala ang programa ng buhay ng isang buhay na nilalang. At ito ay isang nagpapahiwatig na katotohanan na ang tubig mismo ay isang kailangang-kailangan na elemento ng lahat ng mga nabubuhay na bagay.

Kung naiisip natin ang anyo ng isang modelo ng hipotesis ng isang molekula ng tubig sa dami, pagkatapos ay ipinapakita nito ang hugis ng isang tatsulok na piramide, na mayroong 4 na mukha, at ang bawat mukha ay may 3 mga gilid. Sa geometry, ang isang tatsulok na pyramid ay tinatawag na tetrahedron. Ang istrakturang ito ay katangian ng mga kristal.

Samakatuwid, ang Molekyul ng tubig ay bumubuo ng isang malakas na istraktura ng sulok, na pinapanatili nito kahit na nasa isang estado ng singaw, sa gilid ng pagiging ice, at kapag ito ay naging yelo.

Kung ang "kalansay" ng Molekyul ng tubig ay napakatatag, kung gayon ang enerhiya na "pyramid" - ang tetrahedron, ay nakatayo din na hindi matitinag.

Ang nasabing mga katangian ng istruktura ng isang molekula ng tubig sa ilalim ng iba't ibang mga kundisyon ay ipinaliwanag ng mga malalakas na bono sa pagitan ng dalawang mga atomo ng hydrogen at isang oxygen atom. Ang bono na ito ay halos 25 beses na mas malakas kaysa sa bono sa pagitan ng mga katabing Molekong tubig. Samakatuwid, mas madaling paghiwalayin ang isang Moleky ng tubig mula sa isa pa, halimbawa, kapag pinainit, kaysa sirain ang Molekong tubig mismo.

Dahil sa orientation, induction, dispersion interactions (van der Waals pwersa) at hydrogen bond sa pagitan ng hydrogen at oxygen atoms ng mga kalapit na molekula, ang mga molekula ng tubig ay maaaring mabuo bilang mga random na kasama, ibig sabihin walang pagkakaroon ng isang order na istraktura, at mga kumpol - naiuugnay sa isang tiyak na istraktura.

Ayon sa datos ng istatistika, may mga random na nauugnay sa ordinaryong tubig - 60% (nasirang tubig) at mga kumpol - 40% (nakabalangkas na tubig).

Bilang resulta ng mga pag-aaral na isinagawa ng siyentipikong Ruso na si S.V. Zenin, natuklasan ang matatag na mga clusters na may mahabang buhay na tubig.

Natuklasan ni Zenin na ang mga molekula ng tubig ay paunang bumubuo ng isang dodecahedron. Ang apat na dodecahedrons ay nagsasama-sama upang mabuo ang pangunahing elemento ng istruktura ng tubig - isang kumpol ng 57 na mga molekula ng tubig.

Sa isang kumpol, ang mga dodecahedrons ay may mga karaniwang mukha, at ang kanilang mga sentro ay bumubuo ng isang regular na tetrahedron. Ito ay isang maramihang tambalan ng mga molekula ng tubig, kabilang ang mga hexamer, na may positibo at negatibong mga poste.

Pinapayagan ng mga tulay ng hidrogen ang mga molekula ng tubig na pagsamahin sa iba't ibang mga paraan. Dahil dito, mayroong isang walang katapusang pagkakaiba-iba ng mga kumpol sa tubig.

Ang mga kumpol ay maaaring makipag-ugnay sa bawat isa dahil sa mga libreng hidrogen na bono, na humahantong sa paglitaw ng mga istrukturang pangalawang-ayos sa anyo ng mga hexahedron. Binubuo ang mga ito ng 912 na mga molekula ng tubig, na praktikal na hindi makaugnayan. Ang buhay ng gayong istraktura ay napakahaba.

Ang istrakturang ito, katulad ng isang maliit na matulis na yelo na kristal na 6 na mukha ng rhombic, S.V. Tinawag ito ni Zenin na "pangunahing elemento ng istruktura ng tubig." Maraming eksperimento ang nakumpirma na maraming mga tulad ng mga kristal sa tubig.

Ang mga kristal na yelo na ito ay halos hindi nakikipag-ugnay sa bawat isa, samakatuwid ay hindi sila bumubuo ng mas kumplikadong matatag na mga istraktura at madaling dumulas sa kanilang mga gilid na may kaugnayan sa bawat isa, na lumilikha ng likido. Sa puntong ito, ang tubig ay kahawig ng isang supercooled na solusyon na hindi maaaring mag-kristal sa anumang paraan.

iba pang mga presentasyon sa molekular physics

"Nucleus binding energy" - Ang maximum na nagbubuklod na enerhiya (8.6 MeV / nucleon) ay tinataglay ng mga elemento na may mga bilang ng masa mula 50 hanggang 60. - Mass na depekto. Ang lakas ng Coulomb ay naghahangad na gupitin ang core. Ang umiikot na enerhiya ng mga nucleon sa ibabaw ay mas mababa kaysa sa mga nucleon sa loob ng nucleus. Uchim.net. Binding enerhiya ng atomic nuclei. Tiyak na lakas ng bono. Ang equation ni Einstein sa pagitan ng masa at enerhiya:

"Ang istraktura ng atomic nucleus" - Geiger counter Wilson silid. Radium (nagliliwanag). Ang paggamit ng radioactive radiation. Maria Sklodowska-Curie at Pierre Curie. Becquerel Antoine Henri - 1897 Ang pagsasama ng Thermonuclear ay isang pagsasanib ng light nuclei. M -mass number - ang dami ng nucleus, ang bilang ng mga nucleon, ang bilang ng mga neutrons na M-Z. Polonium. Reaksyon ng nuklear na kadena.

"Paglalapat ng epekto ng photoelectric" - Institusyong pang-edukasyon ng estado na Propesyonal na Lyceum Blg. Ang kasaysayan ng pagtuklas at pagsasaliksik ng epekto ng photoelectric. Nakumpleto ng: guro ng pisika na si Varlamova Marina Viktorovna. Ang equation ni Einstein para sa photoelectric effect na A. Einstein. Pagmamasid sa epekto ng larawan. Stoletov A.G. Ang kasalukuyang saturation ay proporsyonal sa tindi ng insidente ng radiation sa cathode.

"Ang istraktura ng nucleus ng isang atom" - A. 10 -12. Pagbabago ng radioactive ng atomic nuclei. Dahil dito, ang radiation ay binubuo ng mga fluks ng positibong mga maliit na butil, negatibo at walang kinikilingan. 13 - 15. 1896 Natuklasan ni Henri Becquerel (Pranses) ang kababalaghan ng radioactivity. Ito ba ay tinukoy -, may misa? 1a.m. at isang singil na katumbas ng singil ng isang electron. 5. Ang atom ay walang kinikilingan, sapagkat ang singil ng nukleus ay katumbas ng kabuuang singil ng mga electron.

"Komposisyon ng atomic nucleus" - Mass number. Ang mga pwersang NUCLEAR ay ang mga puwersa ng pagkahumaling na nagbubuklod ng mga proton at neutron sa nucleus. Mga pwersang nuklear. Pangkalahatang view ng notasyon ng core. Numero ng pagsingil. Ang numero ng singil ay katumbas ng singil ng nucleus, na ipinahayag sa mga singil sa elementarya na elektrisidad. Ang bilang ng singil ay katumbas ng bilang ng bilang ng elemento ng kemikal. Maraming beses na mas maraming puwersa ng Coulomb.

"Pagbubuo ng plasma" - Ang panahon ng konstruksyon ay 8-10 taon. Salamat sa atensyon. Konstruksiyon at imprastraktura ng ITER. Paglikha ng TOKAMAK. Mga parameter ng disenyo ng ITER. Paglikha ng ITER (ITER). 5. Tinatayang gastos ng 5 bilyong euro. Mga armas na Thermonuclear. Ang kontribusyon ng Russia sa reaktor ng ITER. 2. Ang bentahe ng enerhiya na thermonuclear. Mga kinakailangan sa enerhiya.

Hanggang ngayon, maaari lamang ipalagay ng mga siyentista ang pagkakaroon ng mga istruktura ng molekular. Ngayon, gamit ang microscopy ng atomic force, ang mga indibidwal na atomic bond (bawat isang sampu-sampung milyong milyong isang milimeter ang haba) na kumukonekta sa Molekyul (26 carbon atoms at 14 hydrogen atoms) ay makikita nang malinaw.

Sa una, nais ng koponan na gumana sa mga istrukturang gawa sa graphene, isang solong-layer na materyal kung saan ang mga atom ng carbon ay nakaayos sa mga hexagon. Bumubuo ng isang honeycomb ng carbon, ang mga atom ay binubuo muli mula sa isang linear chain sa mga hexagon; ang reaksyong ito ay maaaring gumawa ng maraming magkakaibang mga molekula.

Si Felix Fischer, isang chemist sa University of California, Berkeley, at ang kanyang mga kasamahan ay nais na mailarawan ang mga molekula upang matiyak na tama ang ginawa nila.

Ang isang hugis singsing, carbon-naglalaman na molekula na ipinakita bago at pagkatapos ng muling pagsasaayos ng dalawang mga pinaka-karaniwang mga produkto ng reaksyon sa temperatura na higit sa 90 degree Celsius. Laki: 3 angstroms, o tatlo hanggang sampung bilyon ng isang metro sa kabuuan.

Upang idokumento ang graphene recipe, kailangan ni Fischer ng isang malakas na imaging device, at bumaling siya sa isang atomic force microscope na mayroon si Michael Crommy ng laboratoryo ng University of California.

Ang Non-contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM) ay gumagamit ng isang napaka-manipis at sensitibong sensor upang maunawaan ang puwersang elektrikal na nabuo ng mga molekula. Ang tip ay gumagalaw malapit sa ibabaw ng Molekyul, napalihis ng iba't ibang mga singil, lumilikha ng isang imahe kung paano gumagalaw ang mga atomo.

Ang monatomic tip ng isang di-contact atomic force microscope na "sinisiyasat" ang ibabaw na may isang matalim na karayom. Ang karayom ​​ay gumagalaw sa ibabaw ng sinisiyasat na bagay sa parehong paraan tulad ng karayom ​​ng isang ponograpo na dumadaan kasama ang mga uka ng isang plato. Bilang karagdagan sa mga atomo, posible na "mag-usisa" at mga atomic bond

Kaya't pinamamahalaang ang koponan hindi lamang upang mailarawan ang mga carbon atom, kundi pati na rin ang mga bono sa pagitan nila na nilikha ng mga nakabahaging electron. Inilagay nila ang mga hugis-singsing na istraktura ng carbon sa isang plato na pilak at pinainit ito upang ayusin muli ang Molekyul. Ang mga produktong cooled na reaksyon ay naglalaman ng tatlong mga hindi inaasahang produkto at isang molekula lamang ang inaasahan ng mga siyentista.

Nakukuha ng hydrogen atom ang mga cloud ng electron. At bagaman ang mga modernong physicist sa tulong ng mga accelerator ay maaaring matukoy ang hugis ng isang proton, ang atom na hydrogen, tila, mananatili ang pinakamaliit na bagay, ang imahe kung saan may katuturan na tawagan ang isang litrato. Ipinapakita ng "Lenta.ru" isang pangkalahatang ideya ng mga modernong pamamaraan ng pagkuha ng litrato sa microworld.

Mahigpit na nagsasalita, ang ordinaryong pagkuha ng litrato ay halos mawawala sa mga panahong ito. Ang mga larawang madalas nating tawaging mga litrato at mahahanap, halimbawa, sa anumang pag-uulat ng larawan ng "Lenta.ru", sa katunayan, ay mga modelo ng computer. Ang isang light-sensitive matrix sa isang espesyal na aparato (ayon sa kaugalian ay tinatawag pa rin itong "camera") ay tumutukoy sa spatial na pamamahagi ng light intensity sa maraming magkakaibang mga spectral range, iniimbak ng control electronics ang data na ito sa digital form, at pagkatapos ay isa pang electronic circuit batay sa ang data na ito ay nagbibigay ng isang utos sa mga transistors sa likidong kristal na display ... Pelikula, papel, mga espesyal na solusyon para sa kanilang pagproseso - lahat ng ito ay naging exotic. At kung naaalala natin ang literal na kahulugan ng salita, kung gayon ang pagkuha ng litrato ay "light painting". Kaya kung ano ang sasabihin tungkol sa kung anong tagumpay ng mga siyentista Kuhanan ng larawan atom, posible lamang sa isang makatarungang halaga ng kombensyon.

Mahigit sa kalahati ng lahat ng mga imahe ng astronomiya ay matagal nang nakuha ng mga infrared, ultraviolet at X-ray teleskopyo. Ang mga electron microscope ay nai-irradiate hindi ng ilaw, ngunit may isang sinag ng mga electron, at ang mga atomic-force microscope ay nag-scan ng lunas ng sample na may isang karayom. Mayroong mga X-ray microscope at magnetic resonance imaging machine. Ang lahat ng mga aparatong ito ay nagbibigay sa amin ng tumpak na mga imahe ng iba't ibang mga bagay, at sa kabila ng katotohanang hindi na kailangang pag-usapan ang tungkol sa "light painting" dito, syempre, naglalakas-loob pa rin kaming tawagan ang mga nasabing larawan ng mga larawan.

Ang mga eksperimento ng Physicist upang matukoy ang hugis ng isang proton o ang pamamahagi ng mga quark sa loob ng mga particle ay mananatili sa likod ng mga eksena; ang ating kwento ay malilimitahan sa sukat ng mga atomo.

Optika hindi kailanman edad

Tulad ng naging ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, ang mga mikroskopyo ng optiko ay marami pa ring bubuo. Ang isang tumutukoy na sandali sa biological at medikal na pagsasaliksik ay ang paglitaw ng mga fluorescent dyes at pamamaraan para sa pili na pag-label ng ilang mga sangkap. Hindi lamang ito bagong pintura, ito ay isang tunay na rebolusyon.

Taliwas sa paniniwala ng popular, ang fluorescence ay hindi isang ilaw sa dilim sa lahat (ang huli ay tinatawag na luminescence). Ito ang kababalaghan ng pagsipsip ng quanta ng isang tiyak na enerhiya (sabihin, asul na ilaw), na sinusundan ng paglabas ng iba pang quanta ng mas mababang enerhiya at, nang naaayon, isang iba't ibang ilaw (kapag ang asul ay hinihigop, ang mga berde ay ilalabas). Kung naglalagay ka ng isang filter na pinapayagan lamang ang quanta na pinalabas ng tinain upang dumaan at harangan ang ilaw na sanhi ng pag-ilaw, maaari mong makita ang isang madilim na background na may mga maliliwanag na spot ng tina, at ang mga tina, sa turn, ay maaaring kulayan ang sample ng labis pumipili.

Halimbawa, maaari mong pintura ang cytoskeleton ng isang nerve cell pula, i-highlight ang berde ng mga synapses, at asul ang nucleus. Maaari kang gumawa ng isang fluorescent label, na magbibigay-daan sa iyo upang makita ang mga receptor ng protina sa lamad o mga molekula na na-synthesize ng cell sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ang paglamlam sa immunohistochemical ay nagbago ng agham biological. At nang malaman ng mga inhinyero ng genetiko na gumawa ng mga hayop na transgenic na may mga fluorescent na protina, ang pamamaraang ito ay nakaranas ng muling pagsilang: halimbawa, ang mga daga na may mga neuron na ipininta sa iba't ibang kulay ay naging isang katotohanan.

Bilang karagdagan, ang mga inhinyero ay nakakuha ng (at nagtrabaho sa pagsasanay) isang pamamaraan ng tinaguriang confocal microscopy. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa ang katunayan na ang mikroskopyo ay nakatuon sa isang napaka manipis na layer, at ang isang espesyal na dayapragm ay pinuputol ang pag-iilaw na nilikha ng mga bagay sa labas ng layer na ito. Ang nasabing isang mikroskopyo ay maaaring sunud-sunod na mag-scan ng isang sample mula sa itaas hanggang sa ibaba at makakuha ng isang stack ng mga imahe, na kung saan ay isang handa nang batayan para sa isang tatlong-dimensional na modelo.

Ang paggamit ng mga laser at sopistikadong mga sistema ng pagkontrol ng optikong sinag ay nalutas ang problema ng pagkasunog ng tina at pagpapatayo ng mga maselan na biological na sample sa ilalim ng maliwanag na ilaw: sinusuri lamang ng laser beam ang sample kung kinakailangan para sa pagbaril. At upang hindi masayang ang oras at pagsisikap sa pagsusuri ng isang malaking ispesimen sa pamamagitan ng isang eyepiece na may isang makitid na larangan ng pagtingin, ang mga inhinyero ay nagmungkahi ng isang awtomatikong sistema ng pag-scan: maaari kang maglagay ng baso na may ispesimen sa yugto ng isang modernong mikroskopyo, at ang independiyenteng kukunan ng aparato ang isang malawak na panorama ng buong ispesimen. Sa parehong oras, sa mga tamang lugar, magtutuon siya, at pagkatapos ay idikit ang maraming mga frame nang magkasama.

Ang ilang mga mikroskopyo ay maaaring magkasya live na daga, daga, o hindi bababa sa maliit na invertebrates. Ang iba ay nagbibigay ng isang bahagyang pagtaas, ngunit isinama sa isang X-ray machine. Marami ang naka-mount sa mga espesyal na talahanayan na may maraming tonelada upang maalis ang pagkagambala mula sa mga panginginig ng boses, sa loob ng bahay na may maingat na kinokontrol na microclimate. Ang gastos ng naturang mga system ay lumampas sa gastos ng iba pang mga microscope ng electron, at ang mga paligsahan para sa pinakamagandang frame ay matagal nang naging isang tradisyon. Bilang karagdagan, nagpapatuloy ang pagpapabuti ng optika: mula sa paghahanap para sa pinakamahusay na uri ng baso at ang pagpili ng pinakamainam na mga kumbinasyon ng mga lente, ang mga inhinyero ay lumipat sa mga pamamaraan ng pagtuon ng ilaw.

Partikular naming nakalista ang isang bilang ng mga teknikal na detalye upang maipakita na ang pag-usad sa biological na pagsasaliksik ay matagal nang naiugnay sa pag-unlad sa iba pang mga lugar. Kung walang mga computer na may kakayahang awtomatikong bilangin ang bilang ng mga nabahiran ng mga cell sa ilang daang litrato, kakaunti ang gagamitin para sa mga supermicroscope. At walang fluorescent dyes, lahat ng milyun-milyong mga cell ay hindi makikilala sa bawat isa, kaya't imposibleng matunton ang pagbuo ng mga bago o ang pagkamatay ng mga luma.

Sa katunayan, ang unang mikroskopyo ay isang salansan na may nakakabit na spherical lens dito. Ang isang analogue ng tulad ng isang mikroskopyo ay maaaring isang simpleng baraha sa paglalaro na may butas na ginawa dito at isang patak ng tubig. Ayon sa ilang mga ulat, ang mga naturang aparato ay ginamit ng mga minero ng ginto sa Kolyma noong nakaraang siglo.

Higit pa sa limitasyon sa diffraction

Ang mga optikal na mikroskopyo ay may isang pangunahing sagabal. Ang katotohanan ay imposibleng ibalik ang hugis ng mga bagay na iyon na naging mas maliit kaysa sa haba ng haba ng daluyong mula sa hugis ng mga ilaw na alon: maaari mo ring subukang siyasatin ang pinong pagkakayari ng materyal gamit ang iyong kamay. isang makapal na guwantes para sa hinang.

Ang mga limitasyong nilikha ng diffraction ay bahagyang nalampasan, at nang hindi lumalabag sa mga batas ng pisika. Dalawang pangyayari ang nakakatulong sa mga optical microscope na sumisid sa ilalim ng hadlang sa diffraction: ang katotohanan na, sa panahon ng fluorescence, ang quanta ay inilalabas ng mga indibidwal na mga molekulang tinain (na maaaring malayo sa bawat isa), at ang katunayan na, dahil sa superposisyon ng mga light alon , posible na makakuha ng isang maliwanag na lugar na may diameter na mas maliit kaysa sa haba ng daluyong.

Kapag na-superimpose sa bawat isa, ang mga light alon ay nakapagpapatay ng isa't isa, samakatuwid, ang mga parameter ng pag-iilaw ng sample upang ang pinakamaliit na posibleng lugar ay nahuhulog sa maliwanag na lugar. Kasabay ng mga algorithm sa matematika na pinapayagan, halimbawa, na alisin ang ghosting sa imahe, ang gayong direksyong pag-iilaw ay nagbibigay ng isang matalim na pagtaas sa kalidad ng pagbaril. Posible, halimbawa, upang suriin ang mga intracellular na istraktura na may isang optical microscope at kahit (sa pagsasama ng inilarawan na pamamaraan sa confocal microscopy) upang makuha ang kanilang mga three-dimensional na imahe.

Electron microscope sa mga elektronikong aparato

Upang matuklasan ang mga atomo at molekula, hindi kinailangan tingnan ng mga siyentista - ang teoryang molekular ay hindi kailangang makakita ng isang bagay. Ngunit naging posible lamang ang microbiology pagkatapos ng pag-imbento ng mikroskopyo. Samakatuwid, sa una, ang mga microscope ay tiyak na nauugnay sa gamot at biology: mga physicist at chemist, na nag-aral ng mas maliit na mga bagay, pinamamahalaan ng iba pang mga paraan. Kung nais din nilang tingnan ang microcosm, ang mga limitasyon sa pagdidipraktibo ay naging isang seryosong problema, lalo na't ang mga pamamaraan ng microscopy ng fluorescence na inilarawan sa itaas ay hindi pa rin alam. At may kaunting kahulugan sa pagtaas ng resolusyon mula 500 hanggang 100 nanometers, kung ang bagay na susuriin ay mas maliit pa!

Alam na ang mga electron ay maaaring kumilos pareho bilang isang alon at bilang isang maliit na butil, ang mga physicist mula sa Alemanya noong 1926 ay lumikha ng isang elektronikong lens. Ang ideyang pinagbabatayan nito ay napakasimple at naiintindihan ng anumang schoolchild: dahil ang electromagnetic field ay nagpapalihis ng mga electron, maaari itong magamit upang baguhin ang hugis ng sinag ng mga particle na ito sa pamamagitan ng paghila sa kanila, o, sa kabaligtaran, upang mabawasan ang diameter ng sinag . Pagkalipas ng limang taon, noong 1931, itinayo nina Ernst Ruska at Max Knoll ang unang electron microscope sa buong mundo. Sa aparato, ang sample ay unang naiilawan ng isang sinag ng mga electron, at pagkatapos ay pinalawak ng isang electron lens ang transmitted beam bago ito nahulog sa isang espesyal na luminescent screen. Ang unang mikroskopyo ay nagbigay ng isang paglaki ng 400 beses lamang, ngunit ang kapalit ng ilaw na may mga electron ay nagbukas ng daan sa pagkuha ng litrato na may kalakhang daan-daang libo-libong beses: ang mga taga-disenyo ay nagtagumpay lamang sa maraming mga teknikal na hadlang.

Ginawa ng electron microscope na posible na suriin ang istraktura ng mga cell sa dating hindi nakamit na kalidad. Ngunit mula sa larawang ito imposibleng maunawaan ang edad ng mga cell at ang pagkakaroon ng ilang mga protina sa kanila, at ang impormasyong ito ay kinakailangan para sa mga siyentista.

Pinapayagan na ngayon ng mga electron microscope ang malapitan na pagkuha ng litrato ng mga virus. Mayroong iba't ibang mga pagbabago ng mga aparato na pinapayagan hindi lamang upang makita sa pamamagitan ng manipis na mga seksyon, ngunit din upang matingnan ang mga ito sa "sinasalamin ilaw" (sa mga nakalarawan electron, syempre). Hindi namin pag-uusapan nang detalyado ang tungkol sa lahat ng mga bersyon ng microscope, ngunit tandaan na kamakailan lamang natutunan ng mga mananaliksik kung paano muling buuin ang isang imahe mula sa isang pattern ng pag-diffact.

Pindutin, hindi isaalang-alang

Ang isa pang rebolusyon ay nagmula sa isang karagdagang pag-alis mula sa "light and see" na prinsipyo. Ang mikroskopyo ng lakas ng atomiko, pati na rin ang pag-scan ng tunneling microscope, ay hindi na nagniningning sa ibabaw ng mga sample. Sa halip, ang isang lalong manipis na karayom ​​ay gumagalaw sa ibabaw, na literal na tumatalbog kahit na sa mga iregularidad na laki ng isang indibidwal na atomo.

Nang hindi napupunta sa mga detalye ng lahat ng nasabing mga pamamaraan, naitala namin ang pangunahing bagay: ang dulo ng isang tunneling microscope ay hindi lamang maililipat sa ibabaw, ngunit ginagamit din upang ayusin muli ang mga atomo sa bawat lugar. Ito ang paraan kung paano lumilikha ang mga siyentista ng mga inskripsiyon, guhit at kahit mga cartoons kung saan ang isang ipininta na batang lalaki ay naglalaro ng isang atom. Isang tunay na atom ng xenon, na hinila ng dulo ng isang pag-scan ng tunneling microscope.

Ang tunneling microscope ay tinawag sapagkat gumagamit ito ng epekto ng kasalukuyang tunneling na dumadaloy sa dulo: ang mga electron ay dumadaan sa agwat sa pagitan ng tip at sa ibabaw dahil sa tunneling effect na hinulaang ng mga mekanika ng kabuuan. Ang nasabing aparato ay nangangailangan ng isang vacuum upang mapatakbo.

Ang microscope ng atomic force (AFM) ay mas mababa hinihingi sa mga nakapaligid na kondisyon - maaari itong (na may bilang ng mga limitasyon) na gumana nang walang paglikas ng hangin. Sa isang katuturan, ang AFM ay ang nanotechnological na kahalili sa gramophone. Isang karayom ​​na naka-mount sa isang manipis at nababaluktot na braso ng cantilever ( cantilever at mayroong isang "bracket"), gumagalaw kasama ang ibabaw nang hindi naglalapat ng boltahe dito at sinusundan ang kaluwagan ng sample sa parehong paraan tulad ng pagsunod sa karayom ​​na gramophone kasama ang mga uka ng isang tala ng gripo. Ang baluktot ng cantilever ay pinipilit ang salamin na naayos dito upang lumihis, ang salamin ay nagpapalihis ng laser beam, at pinapayagan itong tumpak na pagpapasiya ng hugis ng sample na pinag-aaralan. Ang pangunahing bagay ay magkaroon lamang ng sapat na tumpak na sistema para sa paglipat ng karayom, pati na rin ang isang supply ng mga karayom ​​na dapat na perpektong matalim. Ang radius ng kurbada sa mga tip ng mga naturang karayom ​​ay maaaring hindi hihigit sa isang nanometer.

Pinapayagan ka ng AFM na makita ang mga indibidwal na atomo at molekula, gayunpaman, tulad ng isang tunnel microscope, hindi ka nito pinapayagan na tumingin sa ilalim ng sample. Sa madaling salita, ang mga siyentipiko ay kailangang pumili sa pagitan ng kakayahang makakita ng mga atomo at ng kakayahang pag-aralan ang buong bagay bilang isang buo. Gayunpaman, kahit na para sa mga optikal na mikroskopyo, ang loob ng mga sample na pinag-aaralan ay hindi laging naa-access, sapagkat ang mga mineral o metal ay karaniwang hindi maganda ang pagpapadala ng ilaw. Bilang karagdagan, lumilitaw pa rin ang mga paghihirap sa pagkuha ng mga atomo ng larawan - ang mga bagay na ito ay lilitaw bilang simpleng mga bola, ang hugis ng mga electron cloud ay hindi nakikita sa mga naturang litrato.

Ang radiation na Synchrotron na nabuo ng pagbawas ng mga sisingilin na mga particle na pinabilis ng mga accelerator ay ginagawang posible na pag-aralan ang mga fossilized labi ng mga sinaunang-panahon na hayop. Sa pamamagitan ng pag-ikot ng isang sample sa ilalim ng X-ray, makakakuha tayo ng mga three-dimensional tomograms - ganito, halimbawa, ang utak sa loob ng bungo ng isda, na nawala nang 300 milyong taon na ang nakakaraan, ay natagpuan. Ang pag-ikot ay maaari ding ibigay kung ang naihatid na radiation ay naitala ng pag-aayos ng mga X-ray na nakakalat ng diffraction.

At hindi ito ang lahat ng mga posibilidad na magbukas ang X-ray radiation. Kapag nai-irradiate dito, maraming mga materyales na fluoresce, at ayon sa likas na katangian ng fluorescence posible na matukoy ang sangkap ng kemikal ng sangkap: sa ganitong paraan ang mga siyentipiko ay nagkulay ng mga sinaunang artifact, ang mga gawa ng Archimedes ay nabura noong Middle Ages, o ang kulay ng mga balahibo ng mga matagal nang namatay na mga ibon.

Mga posing ng mga atom

Laban sa background ng lahat ng mga posibilidad na inaalok ng X-ray o mga optikal-fluorescent na pamamaraan, ang isang bagong paraan ng pagkuha ng litrato ng mga indibidwal na atomo ay tila hindi napakalaking tagumpay sa agham. Ang kakanyahan ng pamamaraan, na naging posible upang makuha ang mga imaheng ipinakita sa linggong ito, ay ang mga sumusunod: ang mga electron ay hinuhubad mula sa mga ionized atoms at ipinadala sa isang espesyal na detector. Ang bawat kilos ng ionization ay naghuhubad ng isang electron mula sa isang tiyak na posisyon at nagbibigay ng isang punto sa "litrato". Ang pagkakaroon ng naipong libu-libong mga naturang puntos, ang mga siyentipiko ay bumuo ng isang larawan na nagpapakita ng mga pinaka-posibleng lugar ng pagtuklas ng isang elektron sa paligid ng nucleus ng isang atom, at ito, sa kahulugan, ay isang ulap ng electron.

Sa konklusyon, sabihin natin na ang kakayahang makita ang mga indibidwal na atomo sa kanilang mga cloud ng electron ay ang icing sa cake ng modernong microscopy. Mahalaga para sa mga siyentista na siyasatin ang istraktura ng mga materyales, upang pag-aralan ang mga cell at kristal, at ang nagresultang pag-unlad ng teknolohiya na ginawang posible upang maabot ang hydrogen atom. Anumang mas kaunti pa ay ang sphere ng interes ng mga espesyalista sa elementarya ng elementong maliit na butil. At ang mga biologist, materyal na siyentipiko at geologist ay may silid pa rin upang mapagbuti ang mga mikroskopyo, kahit na may isang katamtamang paglaki laban sa background ng mga atomo. Ang mga dalubhasa sa neurophysiology, halimbawa, matagal nang nais magkaroon ng isang aparato na makakakita ng mga indibidwal na selula sa loob ng buhay na utak, at ibebenta ng mga tagalikha ng rovers ang kanilang kaluluwa para sa isang electron microscope na aakyat sa isang spacecraft at maaaring gumana sa Mars.

Inaanyayahan ka naming suriin ang mga larawan ng mga finalist na nag-aaplay para sa pamagat ng "Photographer of the Year" ng Royal Photographic Society. Ang magwawagi ay ibabalita sa Oktubre 7, at isang eksibisyon ng pinakamahusay na mga gawa ay gaganapin mula Oktubre 7 hanggang Enero 5 sa Science Museum sa London.

Pagbabago ng PM

Istraktura ng Bubble ni Kim Cox

Ang mga bula ng sabon ay nag-optimize ng puwang sa loob ng kanilang sarili at minimize ang kanilang lugar sa ibabaw para sa isang naibigay na dami ng hangin. Ginagawa silang isang kapaki-pakinabang na bagay ng pagsasaliksik sa maraming mga lugar, sa partikular, sa larangan ng agham ng materyal. Ang mga dingding ng mga bula ay tila dumadaloy pababa sa ilalim ng impluwensya ng gravity: ang mga ito ay payat sa tuktok at makapal sa ilalim.

"Pagmamarka sa Oxygen Molecules" ni Yasmin Crawford

Ang litrato ay bahagi ng pinakabagong pangunahing proyekto ng may-akda sa pagkuha ng litrato sa Falmouth University, na nakatuon sa pag-aaral ng myalgic encephalomyelitis. Sinabi ni Crawford na lumilikha siya ng mga imahe na kumonekta sa amin sa hindi sigurado at hindi kilalang.

"Kapayapaan ng Walang Hanggan" ni Yevgeny Samuchenko

Ang larawan ay kuha sa Himalayas sa Lake Gosaikunda sa taas na 4400 metro. Ang Milky Way ay isang kalawakan na may kasamang ating solar system: isang madilim na guhit ng ilaw sa kalangitan sa gabi.

Ang Nalilito na Meet Beetle ni David Spears

Ang maliit na beetle ng peste na ito ay matatagpuan sa mga siryal at mga produktong harina. Ang imahe ay nakunan gamit ang isang pag-scan ng electron micrograph at pagkatapos ay may kulay sa Photoshop.

Ang North America Nebula ni Dave Watson

Ang North America Nebula NGC7000 ay isang emission nebula sa konstelasyon na Cygnus. Ang hugis ng nebula ay kahawig ng hugis ng Hilagang Amerika - maaari mo ring makita ang Golpo ng Mexico.

"Stag Beetle" ni Victor Sikora

Gumamit ang litratista ng light microscopy na may kalakhang limang beses.

Lovell's Teleskopyo ni Marge Bradshaw

"Nabighani ako sa Lovell Teleskopyo sa Jodrell Bank mula nang makita ko siya sa isang paglalakbay sa paaralan," sabi ni Bradshaw. Nais niyang kumuha ng ilang mas detalyadong mga litrato upang maipakita ang kanyang pagkasira.

Baliktad na Jellyfish ni Mary Ann Chilton

Sa halip na lumangoy, ang species na ito ay gugugol ng oras sa pag-pulso sa tubig. Ang kulay ng jellyfish ay ang resulta ng pagkain ng algae.