¿Cómo funciona un microscopio electrónico?

Question

Soy un novato en física.

Google me dice que los microscopios electrónicos funcionan de forma muy parecida a sus homólogos ópticos pero la analogía se me desmorona cuando pienso en lo que estoy "viendo". Obviamente, se puede véase luz a través de las lentes, pero ¿cuál es el análogo de la "imagen" para los microscopios electrónicos?

¿Es en absoluto como rociar una forma invisible con balas y examinar dónde se produjeron las colisiones? ¿Como si dispararas a un coche invisible con una pistola de aire comprimido y fueras capaz de distinguir los agujeros de bala, de modo que cuantas más balas dispares, mejor será tu imagen?

Y, por si acaso, sospecho que esto implica que la mejor resolución que se puede obtener es el tamaño de la bala, o en este caso el tamaño del electrón. ¿Cómo se mapean los "objetos" o lo que se considere a esa escala si son más pequeños que un electrón? ¿Es nuestra percepción de cómo pequeño ¿podemos vernos limitados por este tope?

Answer 1

¡todas esas respuestas eran bastante pesadas para un novato en física!

Creo que la respuesta que buscas es más fácil de lo que crees. usted "ve" la luz a través de la lente de un microscopio porque sus ojos son grandes detectores de fotones. sin un detector, un microscopio de luz no puede crear una imagen.

un microscopio de electrones (hay varios tipos) simplemente tiene otros tipos de detectores. dependiendo de la escala de tamaño en la que se mire se pueden detectar electrones reflejados (el término correcto es retrodispersión), electrones desviados, luz emitida por electrones excitados, o incluso variaciones en diversas fuerzas. Lo mismo ocurre con los microscopios de luz, simplemente se ve la luz reflejada/emitida.

incluso hay microscopios electrónicos que se basan en la tunelización cuántica de los electrones, y miden la corriente tunelizada, que cambia en función de la distancia entre la punta del microscopio y el objeto.

la cuestión es que lo único que hacen es medir las interacciones de la onda y el objeto, del mismo modo que lo hacen tus ojos con un microscopio de luz normal. a continuación, un ordenador (o tu cerebro) modela lo detectado para resolver una imagen.

el único otro concepto que necesitas es que la resolución de cualquier microscopio es proporcional a la longitud de onda utilizada. Una longitud de onda más pequeña puede generar una mejor resolución. Así que lo mejor que se puede hacer con un microscopio de luz es la luz violeta, con una longitud de onda de unos 400 nm. Un electrón también puede verse como una onda, y tiene una longitud de onda mucho menor, del orden de los picómetros. La sugerencia de Marek sobre la dualidad onda-partícula podría ayudar en este caso.

He tratado de explicar por qué las longitudes de onda pequeñas implican una mejor resolución en términos sencillos, pero se me escapa. Necesita un poco de diagramas. ¿Tal vez alguien más pueda ayudar?