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把人放大一亿倍,芯片放大一亿倍

来源:整理 时间:2022-04-07 18:49:24 编辑:华为40 手机版

如果显微镜想要看到原子内部,需要放大多少亿倍?

如果显微镜想要看到原子内部,需要放大多少亿倍

人能够看到物体是因为物体发出或反射的光进入了人眼的缘故。透镜能够使光发生折射,继而让人看到放大、缩小或扭曲的像。利用透镜观察放大的物体可能有上千年的历史,16世纪末有人发现将两个凸透镜放在合适的位置能够将物体放大很多倍。17世纪时科学家制造出了真正意义的显微镜,并被用来观察细胞、微生物等。光有波动性,遇到比较小的障碍物会发生明显的衍射。

光经过一个很小的障碍物时可能会绕过它,即使被它反射后也容易扩大为一个光斑。当要观察的两个位置过于接近时,两个位置反射的光斑会有很大部分发生重叠,这样就看不清要观察的物体,这就是光学显微镜的衍射极限。一般而言光学显微镜的分辨极限为0.2微米,换算成放大倍数大约在2000倍附近。中学生物课上用到的显微镜就是光学显微镜,一般最多放大几百倍,即使超过了1000倍视野也会变得非常暗。

一些电商宣扬他们的光学显微镜能够放大五千倍甚至数万倍,那种放大并不能提高分辨率,没有任何意义。可见光的波长范围大约是390纳米至760纳米,波长越短衍射现象就越不明显。物质具有波动性,电子的波长要比可见光的波长小很多,用电子代替光制作的显微镜就是透射电子显微镜。随着技术的突破,透射电子显微镜的分辨能力也在逐步提高,目前分辨极限可达0.2纳米,到了原子直径的数量级。

扫描隧道显微镜可以用来观察及定位单个原子,其分辨率能够达到0.1纳米,能够将原子放大数亿倍。扫描隧道显微镜上有一个很尖的探针,探针的针尖尖到只有一个原子。当探针在样品表面扫描时,针尖和样品的电子云会发生重叠,此时在针尖和样品间加上一个电压就会有电子逸出,在针尖和样品间形成隧道电流。电流的大小与电压及针尖到样品的距离有关,样品表面原子的凹凸不平就能够通过电流反映出来,电流信息经过处理后即可将原子的形象展示出来。

原子内部是原子核和电子,深入到这个层面物质的波动性便非常明显。初中时学过的原子模型中,电子是绕着原子核转动,而实际上电子没有轨道的概念。甚至电子等粒子也没有形状的概念,科学家们测出的粒子的直径并非是真正的直径,而是它们直径的上限。科学上往往用电子云描述电子可能出现的位置,目前看一个粒子并不能像一个篮球那样有表面、边界这样的概念,目前并不能回答需要将粒子放大多少倍才能看到它,也没有显微镜能够将粒子放大后供人类观察。

一个原子放大1亿倍就是一个宇宙?那我们就生活在其中吗?

如果显微镜想要看到原子内部,需要放大多少亿倍

如果站在我们人类的角度,这原子放大1亿倍显然不能和宇宙划等号。比如一个氢原子,0.1纳米,放大1亿倍后,也不过直径1厘米,大小相当于一个玻璃弹珠——然而你应该看不到它的,因为原子又是由原子核和外围旋转的电子组成,原子核的直径只有原子的十万分之一,电子就更小了,这就意味着它们形成的原子放大1亿倍你也根本看不到。

然而,按照量子力学的观点,电子是同时出现在轨道上所有位置的,是一片电子云,所以我就假设你看到了这颗原子吧,然而一厘米大的一坨云,就能成为一个宇宙?显然不能,所以题主的意思其实应该是,把原子放大到和太阳系一样大,把我们人类放到围绕原子核周围运行的,像地球一样大的巨大电子上,整个微观世界是不是就变得像宇宙一样了?从科学上来说,不能如此简单的类比。

上世纪初卢瑟福发现原子结构后,人们实际就是这样想的。但后来人们计算后发现,如果原子是太阳系这样的结构,电子就根本不可能维持在轨道上,要么很快坠入原子核,要么瞬间就飞走了。之后量子力学逐渐发展起来,人们才发现,微观世界和宏观世界完全是两个不同的世界,遵循不一样的规律,这就是量子力学和广义相对论分别定义的世界,而且这两大支柱还互不相让,由此也引发了爱因斯坦和量子力学之间的对立。

什么会出现这样的情况呢?没有人知道,你要是知道你就已经超越爱因斯坦,解决了大统一的问题了。所以只能有一些猜想,比如我们看微观世界,实际只看到了空间的缩小,却看不到、感受不到时间上的变化,如果你到了电子上,时间感受也快了上万亿倍的话,说不定原子就和太阳系差不多了。量子力学说我们无法知道电子在原子核周围的哪个地方,只能知道它出现在某处的几率,原子核周围形成的是电子云,电子是同时出现在所有地方的。

一亿像素相机拍摄的照片,经无损放大后和长焦镜头拍摄的一样吗?

如果显微镜想要看到原子内部,需要放大多少亿倍

答案是不一样的,光学变焦是通过物理光学手段来变焦,也就是调整硬件的镜片间的距离实现。它对应的是数码变焦,也就是无损变大,数码变焦是软件手段,在计算机上放大图片,与数码变焦是一回事,只不过相机里自带的程序做了计算机做的放大的工作。一张图片一放大了就模糊,因此数码变焦没有实际意义。 光学变焦的倍数不同,意味着最大焦距的不同。

例如最小焦距35MM的相机,10倍变焦以后就是350MM的焦距,这是很长的焦距。 长焦距起望远镜的作用,望远镜有啥用它有啥用,只是可以拍摄下来而已。可以拍摄远方的景物,比如野生动物,比如树上的小鸟。因为人无法靠近,靠近以后不是被伤害就是对方飞走逃离。当然还可以在不惊动对象的情况下远远地拍摄美女,你要靠近拍摄,必然被当作流氓殴打,或者对方会吃惊而不自然。

当然用到的地方很多很多,对于摄影爱好者来说,有长焦功能跟没有大不相同。 1光学变焦英文名称为Optical Zoom,数码相机依靠光学镜头结构来实现变焦。数码相机的光学变焦方式与传统35mm相机差不多,就是通过镜片移动来放大与缩小需要拍摄的景物,光学变焦倍数越大,能拍摄的景物就越远。2光学变焦不同,数码变焦是在感光器件垂直方向向上的变化,而给人以变焦效果的。

在感光器件上的面积越小,那么视觉上就会让用户只看见景物的局部。但是由于焦距没有变化,所以,图像质量是相对于正常情况下较差。3倍数即放大率. 变焦镜头主要是用于风景拍摄。焦距变短时,可以拍摄范围很广的景像,俗称“广角镜头”;焦距变长时,可以拍摄远处的景物,但范围变小,俗称“望远镜头”。 数码变焦也称数字变焦,它是利用数码相机内置的程序以软件方式来对影象进行放大。

传统相机对远处景物的拍摄能力完全依赖于镜头,而数码相机得益于数字影象技术的优势,可以提供高于镜头光学变焦倍数的变焦能力,既数码变焦。数码变焦是利用软件对已有像素周边的色彩进行判断,并根据周边的色彩情况插入经特殊算法加入的像素。 虽然数码变焦可以让物体在照片中变的更大,但因为它所产生的照片是通过软件运算方式得到的,所以它最终得到的照片在质量上比光学变焦得到的照片还是有所区别的——光学变焦是真实的像素,它可以原汁原味地还原远处的景物,而不会有什么质量损失。

因而,我们可以说数码变焦其实是牺牲照片质量为代价的,所以在实际使用中,数码变焦几乎没有什么实际用途。 光学变焦能改变投放在感光平面的影像大小,数码变焦是通过软件改变影像的大小,仅仅是原始影像的部分截取部分,它们的最终分辨率是不一样的。 10倍和5倍仅仅是大一倍关系。通俗一点的解释是:光学变焦就是能把要拍摄的景物拉近的能力,就像望远镜能看比较远的景物一样。

文章TAG:亿倍放大芯片

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