Большинство несложных научных задач, особенно в области биологии и медицины оптический микроскоп покрывает, но в какой момент данного метода микроскопии перестает хватать?

Некоторые из школы знают, что в обычный оптический микроскоп нельзя увидеть атомы. Почему? Главным ограничителем на размер рассматриваемых объектов здесь выступает длина волны излучения, с помощью которого формируется изображение. В данном случае минимальное разрешение или размер объекта будет
примерно равен длине волны видимого света. Из школьной программы мы знаем, что, когда свет встречает на своем пути препятствие, соизмеримое с его длиной волны, начинает происходить дифракция и интерференция, и картинки здесь мы уже не получим (но, кстати, можем получить другую информацию об объекте, но это уже отдельная тема). Длина волны видимого света находится в пределах 300-700 нм, т.е. в среднем 0,5 мкм. Это и есть минимальный размер объектов, которые можно разглядеть в такого рода микроскоп.

Что же делать, когда хочется поглядеть на совсем маленькие объекты или на атомы?

Нужно уменьшать длину волны используемого излучения. И тут
ученые не нашли ничего лучше, как использовать электроны.
Продолжение ⬇️⬇️⬇️

Как же так, спросите вы, электроны же частицы, откуда у них длина волны?

Оказывается, квантовая физика говорит нам о том, что длина волны
есть у любой частицы и, теоретически, даже у любого предмета. Это длина волны де Бройля, о которой мы поговорим чуть позже.

Длина волны де Бройля любой частицы непостоянна и зависит от ее скорости. Чем больше мы сможем ускорить частицу, тем меньше будет ее длина волны, и тем меньше объекты мы сможем рассмотреть.

В электронном микроскопе в качестве излучения, формирующего изображения, выступают движущиеся с большой скоростью электроны. Электроны – это заряженные частицы, поэтому ускорить их до какой угодно скорости не составляет большого труда, нужно просто приложить напряжение на их пути. Чем больше будет напряжение, тем больше будет скорость электронов и меньше их длина волны.

Далее⬇️⬇️⬇️

Для начала разберем принцип работы просвечивающего электронного микроскопа, как самого первого придуманного микроскопа для наблюдения предметов за пределами световой оптики.

Схему работы также приведу на рисунке. Источником электронов является такая же лампочка, как в световом микроскопе. Только
лампочка накаливания испускает свет при нагреве вольфрамовой нити, а в электронном микроскопе та же вольфрамовая нить при нагреве испускает электроны и является катодом. Вылетевшие электроны из катода попадают в длинную колонну с электрическим полем, которое их ускоряет до нужной энергии, и они попадают на
образец. Образец используется настолько тонкий (толщина около 100 нм), что электроны проходят сквозь него и попадают на специальный чувствительный к электронам экранчик, на котором, по сути, появляется увеличенная проекция образца (как в видеопроекторе). По пути движения в колонне пучку электронов
необходимо придать определенную форму (сфокусировать), чтобы он попал в нужную точку объекта, а также, пройдя через объект, сформировал увеличенное изображение. Для этого используются, так называемые, электромагнитные линзы (конденсоры). Это катушки, создающие магнитное поле, которое искажает траекторию электронов (из-за возникновения силы Лоренца), в нужную сторону и формирует узкий пучок. При большом ускоряющем напряжении, а, значит, маленькой длине волны, мы можем увидеть атомные ряды в твердом теле, и это уже не фантастика, а обыденность для ученых.

Стоит отметить, что все это происходит в высоком вакууме, т.к. электроны очень маленькие и, встречаясь с крупными молекулами воздуха, сразу же тормозятся. Чем меньше воздуха будет в колонне, тем больше электронов будут долетать до места назначения, и тем лучше будет получаться картинка.

Продолжение ⬇️⬇️⬇️

А вы знали, как работает электронный микроскоп? Для понятия его принципа работы достаточно лишь знаний школьной физики (углубленных).

Изображения мух сделаны не на описанный тип электронного микроскопа. Про этот тип расскажу чуть позже.

Кстати, многие ошибочно думают, что слово «электронный», применительно к микроскопу, означает тот, который вставляется в розетку. Но так думают люди, не знакомые с частицей под названием электрон и путающие слова «электронный» и «электрический». Порекомендуйте этим людям, если вдруг их встретите, подписаться на мой блог)

Сижу смотрю неметаллические включения в стали и вижу сердечко из нитридов титана. Вообще иногда удивительной формы встречаются включения, которые вот так случайным образом в жидком металле образуются и фиксируются при кристаллизации. Природа интересные вещи рисует. Это как сидеть и играть в игру, на что похоже облако. Интересные фигуры всегда фоткаю. Скоро будет целый альбом

Сходил вчера на юбилей к своей научной руководительнице. Она видный профессор и лучшая в России в своей области. Народу было, конечно, много. Все знакомые, старая теплая обстановка моей альма-матер. Поностальгировал.

Пришел к мысли, что прошел хорошую школу в процессе подготовки диссертации под ее руководством. И понял, что, когда сидишь на одном месте долго, думаешь, что ты особо ничего не знаешь и не умеешь. По большей части, когда меняешь работу, так и есть, но на самом деле, со временем понимаешь, что фундаментальные знания и мышление, подходы к работе, полученные ранее пригождаются в разных областях. И даже временами чувствуешь себя реальным специалистом)

Поэтому выбирайте правильных учителей и получайте любой опыт, он небесполезен. А узнаете это только тогда, когда попадете в незнакомую среду.

К посту коллеги, в принципе, добавить нечего. Многие мне тоже жалуются, что в этом году экзамен по математике был какой-то сложный и весь класс написал плохо. И школьные учителя также негодуют.

Все привыкли к сливам за несколько дней до экзамена, к совпадению вариантов с дальним востоком до такой степени, что подготовка сводится просто к дриллингу, а не к пониманию, как решать. И стоит только дать оригинальную задачу, но той же сложности, все сыпется. А все популярные онлайн-школы нацелены именно на зазубривание типовых задач и каких-то диванных прогнозах. Это мое сугубо личное мнение, никого обидеть не хотел.

Я всегда на уроках пропагандирую минимальное запоминание и максимальное понимание предмета. Именно владение предметом помогает решать задачи, которые вы никогда не решали при подготовке. И я не говорю о задачах повышенной сложности или нестандартных олимпиадных задачах. Даже в рамках формата ЕГЭ попадаются задачи новые, но не сложные по своей сути.

А у меня есть новость, которой я не поделился на этой неделе: один из моих учеников набрал 90 баллов по математике и принимает ваши поздравления!

Ещё один кейс. Такие у меня очень часто встречаются.

Человек взрослый с около нулевыми знаниями по физике отправлен в конце ноября своей сестрой ко мне, т.к., почему-то вдруг решил сдавать ЕГЭ по этому предмету. Но кроме того, как обучать, пришлось ещё и немного воспитывать, а точнее жёстко устанавливать условия, т.к. там парень думал, что там все легко и он все сможет сам, ничего не делая. Ну, собственно, он ничего и не записывал, не учил, и не делал в принципе.

Общими усилиями с его сестрой, родителями и моей позицией, что заниматься нет смысла , если не делать как я говорю (ну взрослые же люди, как никак), мы добились нереального, на мой взгляд. Пришлось объяснять 11 класснику элементарные вещи, типа "формулы надо записывать в тетрадочку" и прочее.

Итог: зимой писали пробник, не набирая минимальные баллы для аттестата, в мае пишем пробник уже на около 60, а результат за экзамен 56. По-моему, с такими исходными данными это определенный успех. И таких кейсов у меня было не мало.