Человека мог бы заинтересовать вопрос, можно ли сфотографировать атом и соответствует ли он той визуальной модели, которая демонстрируется на школьных уроках. Учебная модель атома выглядит, как некий сгусток в середине пластмассовой модели и расположенные вокруг орбиты, по которым движутся частички.
Внешне модель немного напоминает устройство солнечной системы с движущимися по орбитам планетами. Фотография позволила бы сравнить модель, поскольку ученые говорят, что она довольно схематична и настоящее строение атома немного от нее отличается.
Помимо этого, различаются атомы и у различных химических элементов. У каких-то они больше и имеют множество частиц, у каких-то меньше и разглядеть их можно при многократном увеличении с применением мощнейших микроскопов. Все же, несколько фотографий атомов в научном багаже имеется. Ученые смогли не только выделить атом, как отдельную единицу, но и сфотографировали его и предоставили на всеобщее обозрение.
Из чего состоит атом
Любой атом – это ядро и орбиталь, по которой движутся мелкие электроны по собственным траекториям. Фотография должна была бы отобразить оба типа элементов. Но обнаружить место расположения электрона в каждый определенный момент не так просто.
В спокойном состоянии, когда атом не подвержен внешнему воздействию, электрон ведет себя как волна и не отображается на орбитали. В состоянии направленного воздействия электрон представлен частицей, но его местоположение на орбитали относительно ядра определить также сложно, поскольку оно меняется.
При попытке сделать фотографию волновое явление, которое представляет собой электрон, превращается в частицу и может обнаружиться совершенно в любой части атома. При желании определить точное расположение микроскопической частицы потребовалось бы уловить подаваемые ею волновые импульсы.
Практически получается, что действительное состояние атома человек через объектив увидеть никогда не сможет. Но ученые нашли выход. Они делали несколько снимков частицы, зафиксировали несколько положений электрона, а затем наложили фотографии друг на друга. Такая фотография позволила получить примерное изображение атома, но практически таковым не являлась.
Возможность сделать фото на примере атома водорода
Для того, чтобы сфотографировать атом без влияния на его строение постоянно перемещающегося электрона и его импульсных значений во временном отрезке, ученые решили извлечь его с орбитали. Они взяли отдельный атом водорода, поместили его в камеру с сильным электромагнитным полем и направили на него два лазерных луча.
В результате данного воздействия электрон устремился за пределы своей орбиты. При этом, на полученном фотоснимке отобразилось ядро атома красным цветом и синим – движение электрона. Ученым удалось снять движение электрона в волновом диапазоне без необходимости выявления точного нахождения частички в конкретный промежуток времени.
Известен еще один опыт, когда ученые смогли сделать фотографию атома стронция. Они аналогичным образом поместили его в камеру с сильным электромагнитным полем и направили с двух сторон лазерные лучи. Электроны устремились прочь со своей орбиты и стали подсвеченными лазерными лучами. Это свечение позволило увидеть светящийся голубоватый атом стронция на фотографии.
Фотографирование атома не несет в себе функции углубить знания при изучении законов физики и носит лишь демонстрационную функцию. Однако, знание об особенностях движения частиц позволит изучить строение атома и лучше понять характер происходящих в нем процессов.