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電子顕微鏡で覗いたら、元素は本当に教科書にあるようなまん丸の形なのですか?見え...

taf********さん

2009/2/319:20:09

電子顕微鏡で覗いたら、元素は本当に教科書にあるようなまん丸の形なのですか?見えるのですか?
だとしたら色などもあるのですか?
想像してみても全く分かりません…

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ryo********さん

2009/2/321:26:20

mist3141597さん のご回答のように、原子は光では見ることができないので
電子線でみるのです。
色というものは、光に対する概念なので、光で見えないものには色という概念は適用できません。

さて、原子を観察するということで、透過型電子顕微鏡の話に限って説明します。
原子の形ですが、本来球形ではありません、少なくとも電子線で見る限りは電子雲の形が反映されるはずです。
ただし、実際に観察される原子像は丸に近く見えます。

また、透過型電子顕微鏡であっても、原子本来の形を観察しているのかはわかりません。
原子像を得るためには「高い加速電圧」=「波長の短い電子線」を使わないといけません。
当然、電子線を照射された試料は通常の状態ではないというか、
観察しているのか試料を破壊しているのかわからない状態です。まぁ、励起状態に近いものをみているのでしょう。
フォーカスをあわせていたり、露光中にサンプルを破壊するなんて良くあることです。

さらに、そんな高分解能測定を行なっても、商用で売られている透過型電子顕微鏡の点分解能は0.1nm程度
汎用のものだと、せいぜい0.2nm程度です。
例えば、グラファイト中の炭素原子の大きさが0.2-0.3nmのレンジなので
原子の大きさよりチョット小さい程度のプローブで観察しているのです。
これでは、原子の詳細な形を観察するには、分解能が不足なのだと思います。

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かめださん

2009/2/803:12:37

残念ながら原子は見えません。分子はおぼろに場所を見ることが出来ます。高分子だと形がわかるものもあります。

色は、可視の波長が吸収されたり、反射されたりする特性を見ているので、電子顕微鏡では、電子線の波長は一定なので、色はありえません。明暗があるだけで、LUT(Look Up Table:明るさを色で表現する)でも使わない限り、擬似カラーも不可能です。電子線の波長を色々変えて吸収反射の違いを擬似カラーで表すことは可能でしょうが、それは光で見える色とはまったく別のものです。

解像(結像)理論と、波長の関係、色の理論を理解すると想像できるようにはなると思います。数式だけで理解しても想像することは出来ないでしょうし、

war********さん

2009/2/401:41:43

透過型電子顕微鏡での観察では、ケースによって、ぼやっと球体が並んだような格子状の模様が見えることがあり、これを原子が綺麗に並んだ様子が見えた、とかんがえられます。
なお、電子顕微鏡は、電子を照射して跳ね返ったり透過した電子の像を捉えますので、原理的に色はありません。CG処理で色をつけることは可能ですが、特に意味はありません。

ときどき新聞などで、原子を並べ替えて原子による字を書いた、といった写真が掲載されることがあります。
これはたいてい走査型トンネル顕微鏡による観察像です。走査型トンネル顕微鏡なら、金属結晶表面などを観察するとき、丸い形状で原子が見えるような像を得ることが可能です。
原子は見えるものとしては丸く見えることが多いのですが、他の人も書いているように原子の実体は必ずしも丸いとは限らないので念のため。

色は通常、原子どうしの結合に関与する電子が吸収するエネルギーに相当します。単独の原子だと、原子に色はあるか?というと、たいていの元素で可視光での吸収はなかったと思いますから、原子単独では色はないと思っていいかと。

mis********さん

2009/2/320:12:03

「元素」と言っているのは「原子」の意味ですね.

日常的に使う「見る」という言葉の意味では,原子は見えません.
物を「見る」というのは,物に光を当てて,物から跳ね返ってきた光を目で検出することです.
では,原子に光を当てたら,光が跳ね返ってくるかというと返ってきません.
理由は原子が小さすぎるからです.
ちょっと難しい話になりますが,光には波長というものがあって,この大きさより小さい物は光を跳ね返さないのです.
大雑把な話として,1/1000mmより小さい物は原理的に「見る」ことができません.
したがって,「色」というものもありません.(「色」とは光の波長のことですから)

じゃあ,電子顕微鏡とはどういうものかというと,光の代わりに物に電子を当てます.
そして,その電子がどのように跳ね返ったか,あるいはどのように物を通り抜けたかを測定します.
そうすると,結果から物の形がわかるわけです.電子顕微鏡写真は,それを人間の目に見えるように画像化したものです.
混乱しないのであれば「光の代わりに電子で物を見る」と考えてもいいです.
光と電子の違いを除けば,原理的にはほぼ同じです.

btd********さん

2009/2/319:36:43

そもそも元素は丸だけじゃないですよ。
いろんな形をとっています。

TEMではうまいこと撮れば原子
をうつすことができると思います。
ただ位置を特定できるというだけです。

ただ白黒です。原理的にカラーは無理だと思います。

EXAFSなら原理はわかりませんがリアルタイムに位置がとくていできるらしいです。

ryo********さん

編集あり2009/2/319:45:55

元素が単体で存在できるのは希ガスのみです
希ガスの元素に限定すれば球形でしょうね

色は原理的に無いでしょう
実は人間の目の倍率がどんなに良くても元素レベルのサイズのものを見ることは出来ません。
何故なら可視光では波長が大きすぎて元素を捉えられないためなのです。
まあ紫外線の領域の光を見ることが出来たらあるいは色が識別できるかもしれません。

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