Современные биологические микроскопы увеличивают предметы от 400 до 2000 раз. Больше чем в 2000 раз никакой оптический микроскоп увеличить не может, потому что размеры предметов, рассматриваемых в микроскоп, должны быть сравнимы с длиной волны того света, которым освещен объект (рассматриваемый предмет). Иначе говоря, размеры деталей предмета, различимые в оптический микроскоп, определяются формулой:
d=0,61l/A.
В этой формуле А приблизительно равно единице. Для золеного света величина d равна 0,3 мк. Чтобы видеть предмет такого размера под углом зрения, большим чем 1', достаточно увеличить его в 1000 раз. Если добиться большего увеличения, никаких новых подробностей в изображении не обнаружится. Попробуйте посмотреть через сильную лупу на фотографию, напечатанную в газете. Новых деталей вы не увидите, но изображение потеряет четкость. Излишнее увеличение не помогает. Так же и в микроскопе: слишком большое увеличение не поможет рассмотреть предмет, размеры которого меньше, чем световая волна. Такие предметы свет огибает по законам дифракции света.
А если освещать предмет ультрафиолетовым излучением? Ведь длина волны ультрафиолетовых лучей короче, чем у видимых лучей. Да, существуют такие микроскопы, но на этом много не выиграешь.
Изображения предметов можно получить не только с помощью световых лучей, но и применив пучки заряженных частиц, например электронов. Для этого и служит электронный микроскоп.
Допустим, нам нужно изучить вирусы, невидимые в самые лучшие оптические микроскопы. Каплю воды с вирусами наносят на очень тонкую коллодиевую пленку толщиной всего в 0,01 мк. Пленка высушивается и закладывается на так называемый предметный столик электронного микроскопа. На нее направляют параллельный пучок электронов (рис. 35). Тело вируса неоднородно, и разные его части рассеивают электроны по-разному. Чем сильнее рассеиваются электроны, проходящие через какую-либо часть вируса, тем меньшая доля
Рис. 35. Оптическая схема электронного микроскопа.
Ученый-вирусолог смотрит в окуляр электронного микроскопа.
их проходит через отверстие DD— апертурную диафрагму микроскопа. Электронная линза L собирает в точке В электроны, вышедшие из точки А расходящимся пучком, и так точку за точкой дает электронное изображение предмета на светящемся под действием электронов экране S. Наименьшая плотность электронов, падающих на экран, будет в тех местах изображения, которые соответствуют наиболее плотным, а значит, и рассеивающим электроны частям вируса. Эти места на экране будут темными. Менее плотные и менее рассеивающие части вируса изобразятся как светлые участки.
На самом деле в электронном микроскопе нет экрана. Полученное в плоскости SS изображение служит, как и в оптическом микроскопе, предметом для второй линзы, которая и дает изображение на экране, светящемся под действием электронов. На этом экране микроскопист рассматривает изображение в лупу.
Преимущество электронного микроскопа перед оптическим в том, что у него гораздо большая разрешающая способность.
Французский физик Луи де Бройль высказал смелую мысль: связь между длиной световой волны фотона и количеством его движения справедлива для любой частицы. Эксперименты подтвердили эту гипотезу. Если электрон движется со скоростью v, то длина его волны
195