전자 현미경은 왜 빛 현미경보다 훨씬 작은 것을 볼 수 있을까?

Why can electron microscopes see far smaller things than light microscopes?

빛 현미경으로는 뭉개져 보이는 아주 작은 것을, 전자 현미경은 어떻게 또렷이 볼까요?

무슨 일이 일어났나

현미경으로 볼 수 있는 가장 작은 크기는 쓰는 파동의 파장에 막히는데, MagLab 은 빛 현미경이 빛의 파장에 막혀 있었다고 적습니다.

MagLab 에 따르면 전자는 빛보다 파장이 훨씬 짧아서, 루스카는 1931 년 크놀과 함께 첫 전자 렌즈를 만들었고 1933 년에는 빛 현미경보다 훨씬 센 투과 전자 현미경을 내놓았습니다.

시뮬레이터에서 100 kV 전자는 빛 빠르기의 절반이 넘는 1.64×10⁸ m/s 로 달리고 파장은 3.70 pm 이며, 300 kV 로 올리면 1.97 pm 로 더 짧아집니다.

MagLab 에 따르면 뒤의 전자 현미경은 물체를 100 만 배까지 키워 보였고, 루스카는 1986 년 노벨 물리학상을 받았습니다.

📸 진짜 모습

아폴로 15 호가 가져온 달 암석 속에서 자란 철 결정을 주사 전자 현미경으로 찍었습니다 — 가장 큰 결정이 3 마이크로미터입니다.불러오는 중…📸 사진

아폴로 15 호가 가져온 달 암석 속에서 자란 철 결정을 주사 전자 현미경으로 찍었습니다 — 가장 큰 결정이 3 마이크로미터입니다.

출처: NASA/JSC · 퍼블릭 도메인 · NASA 그림 창고 원본 ↗

💡 생활 속 예시

  • 반도체 칩 속 아주 가는 회로 선은 빛 현미경으로는 뭉개져 보여서, 전자 현미경 사진으로 살펴봅니다.
  • 뉴스에서 보는 바이러스 사진은 빛 현미경으로는 담기 어려워 전자 현미경으로 찍은 것입니다.

확인된 값

전자는 빛보다 파장이 훨씬 짧다
shorter wavelength 출처
빛 현미경은 빛의 파장에 막힌다
limited by wavelength 출처
첫 전자 렌즈 (루스카와 크놀, 1931)
1931 출처
투과 전자 현미경이 빛 현미경보다 세어진 해
1933 출처
나중 전자 현미경의 배율 (100 만 배까지)
1000000 출처
루스카 노벨 물리학상 (비니히 · 로러와 함께)
1986 출처
전자 질량 (CODATA 2022)
9.1093837139e-31 kg 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 물리학 · 빛과 물질 [12물리03-03]
  • 일본 · 高等学校 物理 (4) 原子

출처

이어서 보기

같은 단원 · 빛과 물질의 양자

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