برچسب: لنز

آیا اتم قابل دیدن است؟

از ۲۵۰۰ سال پیش که دموکریتوس برای اولین بار نظریه‌ی اتم را مطرح کرد دیدن اتم‌ها برای بشر همچون رویایی دست‌نیافتنی به نظر می‌رسیده است. نکته‌ی تأسف‌انگیز در این خصوص این بوده است که در مقیاس‌های بسیار کوچک مفهوم «دیدن» معنای خود را از دست می‌دهد و نور نمی‌تواند ذرات با ابعاد کمتر از طول موج خود را بخوبی آشکار کند. یعنی اگر بهترین میکروسکوپ نوری را در اختیار داشته باشید قادر نخواهید بود ذرات با ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر را ببینید (هر میلی‌متر برابر ۱ میلیون نانومتر است). لازم به ذکر است که اتم‌ها ابعاد در حد یک دهم نانومتر دارند.

اما شناخت اجزای اتم در قرن گذشته راه‌های جدیدی را به روی ما باز کرد. الکترون نیز مانند نور می‌تواند خاصیت موجی داشته باشد و نکته‌ی بسیار مهم در خصوص آن این است که می‌توان با میدان مغناطیسی سرعت آن را زیاد کرد که به طور متقابل باعث کم شدن طول موج آن می‌شود. این اصل پایه‌ی میکروسکوپ‌های الکترونی را بنا نهاد که از الکترون به جای نور در آن‌ها استفاده می‌شود و لنزهای آن‌ها به جای شیشه از کویل‌های مغناطیسی ساخته شده‌اند.

انواع مختلفی از میکروسکوپ‌های الکترونی ساخته شده است که معروف‌ترین آن‌ها «میکروسکوپ الکترونی روبشی» و «میکروسکوپ الکترونی عبوری» هستند. میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM یک باریکه‌ی الکترونی را به سطح تابانده و با حرکت دادن آن، سطح را اسکن (روبش) می‌کند و اطلاعات سطحی مختلف و کارآمدی را جمع‌آوری می‌کند. این اطلاعات حتی شامل جنس اتم‌های سطحی و پیوندهای شیمیایی آن‌ها نیز می‌باشد. میکروسکوپ SEM می‌تواند ذرات در حد ۱ نانومتر را آشکار کند ولی هنوز هم با دیدن اتم مقداری فاصله داریم و بهتر است به سراغ غول بزرگنمایی الکترونی یعنی TEM برویم.

میکروسکوپ الکترونی عبوری یا TEM همانطور که از نام آن مشخص است با عبور دادن باریکه‌ی الکترونی از جسم اطلاعات جمع‌آوری می‌کند. بدیهی است برای اینکه الکترون‌ها بتوانند از جسم عبور کنند باید آن را خیلی نازک کنیم. میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری نوین می‌توانند تا ۵۰ میلیون برابر بزرگ‌نمایی داشته باشند و اتم‌ها را نیز آشکار کنند. در ادامه تصویری از اتم‌های نیتروژن و بور را مشاهده می‌کنید که توسط این میکروسکوپ آشکار شده‌اند.

(بیشتر…)

بیشتر

مردمک چشم عمودی یا بیضی شکل

بسیاری از حیوانات دارای مردمک چشم عمودی هستند. این نوع مردمک برای دید در شب فرگشت یافته است. همچنین تحقیقات نشان داده است که مردمک چشم به شکارچیان کمک می‌کنند که بدون اینکه دیده شوند شکار کنند.

مردمک چشم عمودی یا بیضی شکل مار

ریچارد شاین در دانشگاه سیدنی استرالیا در یک بررسی متوجه شد که مردمک چشم عمودی در بیشتر حیوانات در نور کم گرد می‌شود. بنابراین تیم وی شکل مردمک ۱۲۷ گونه‌ی مار استرالیایی و رفتار شکار و زمان فعالیت آن‌ها را مورد مطالعه قرار داد. آن‌ها متوجه شدند مارهایی که در کمین شکار خود می‌روند مردمک‌های عمودی دارند درحالیکه مردمک مارهایی که روز شکار می‌کنند گرد بودند. با مطالعه‌ی روابط فرگشتی بین انواع مختلف، این تیم تحقیقاتی دریافت که مردمک‌های عمودی و گرد چندین بار در گروه‌های مختلف مارها فرگشت یافته‌اند و رفتار شکار قوی‌ترین محرک شکل مردمک بود.

مردمک همه‌ی حیوانات کروی شکل نیست و بسیاری از آن‌ها مردمک‌های عمودی، بیضی شکل و مستطیل شکل دارند. کرکدیل، افعی، گربه، روباه و … دارای مردمک‌های باریک عمودی هستند. فرگشت مردمک‌های عمودی بدین خاطر بوده است که بهتر از مردمک‌های کروی جلوی نور را می‌گیرند. تنگ شدن یک مردمک کروی (با یک ماهیچه‌ی حلقه‌ای شکل) به گونه‌ای است که به خوبی یک مردمک عمودی و بیضی تنگ نمی‌شود چون مردمک بیضی شکل دو ماهیچه‌ی اضافی دارد که آن را تنگ می‌کنند. مردمک‌های باریک و عمودی به شکارچیان کمین کننده کمک می‌کنند که در شب شکار خود را بهتر دنبال کرده و اشیای در فاصله‌ی دور را واضح‌تر ببینند. یک مردمک عمودی درست مثل یک لنز کوچک‌تر دوربین عمق میدان فوکوس عمیق‌تری فراهم می‌کند. (بیشتر…)

بیشتر