从光学显微镜到电子显微镜的发展

观察微小物体的历史，是从放大镜开始的，然后进入显微镜时代。当光学显微镜达到了分辨本领的极限时，为了达到满足人们观察微观世界的渴望时，促成了电子显微镜的发明。

(一)光学显微镜

光学显微镜的构思是：直接观察物体放大后的像，以代替用放大镜观察物体本身。因此需要有两块透镜组合起来。

第一块透镜，产生物体的放大像，称为物像；第二块透镜，采用与第一块同类型的放大镜，去看第一块透镜放大后的像，称为目镜。

光学显微镜的进步，正在于这二块透镜的组合。由于映入人眼的物体像是这二块透镜放大率之积，因而大幅度提高了放大能力。但如果想提高放大率，就需要增加透镜的数目，那麽，将会遇到放大后像的畸变、弯曲、…….等称为像差问题。完全消除像差办不到，但依靠近代的技术水平有可能使像差保持到很小的值。例如，现代较好的光学显微镜可达到1000—1500倍。但这个放大率已是光学显微镜放大本领的极限。这个结论是埃贝、海仑霍尔茨等人在十九世纪中叶通过研究而获得的。埃贝等从理论证明：光学显微镜分辨本领界限的因素是——光线的波长，因为光学显微镜是利用光线来看物体的，为了要看到物体，物体的尺寸必须大于光的波长，这就是光学显微镜所以会有极限的原因，也称为光的衍射效应的影响，是无法克服的极限，这个极限在200毫微米左右。说明：

首先：人眼分辨本领大致为0.1毫米，即指两点如分开0.1毫米左右，一般可清晰分辨。

有效放大率=人眼分辨本领值/显微镜分辨本领值

如果设显微镜分辨本领值为200毫微米(200×10-9)

则有效放大率=0.1×10-3米/200×10-3×10-6米=500倍

通常把前面定义的有效放大率再提高一至二倍，可使操作更清晰。如放大1000—1500倍，则分辨本领为0.1毫米的肉眼，观察0.2—0.3毫米相距的微米粒子径像会毫不吃力了。

(二)电子显微镜的诞生

1．发现电子束的波长远比可见光短

埃贝的理论和实验表明：利用波长愈短的波，分辨本领就越高，指导了人们的思维。

进入20年代后，法国科学家德布罗意发现电子流(电子束)也具有波动的性质。这种电子波的波长远比光波的波长短，也比X射线的波长短。于是人们就想到能否用电子束来代替光波。即与现代电视机中阴极射线管(显像管)发射出来的阴极射线相同的东西。经分析试验，电子束的运动速度与电压的平方根成正比，所以电子束的波长与电压的平方根成反比。

例如：