從光學顯微鏡到電子顯微鏡的發展

觀察微小物體的歷史，是從放大鏡開始的，然后進入顯微鏡時代。當光學顯微鏡達到了分辨本領的極限時，為了達到滿足人們觀察微觀世界的渴望時，促成了電子顯微鏡的發明。

(一)光學顯微鏡

光學顯微鏡的構思是：直接觀察物體放大后的像，以代替用放大鏡觀察物體本身。因此需要有兩塊透鏡組合起來。

第一塊透鏡，產生物體的放大像，稱為物像；第二塊透鏡，采用與第一塊同類型的放大鏡，去看第一塊透鏡放大后的像，稱為目鏡。

光學顯微鏡的進步，正在于這二塊透鏡的組合。由于映入人眼的物體像是這二塊透鏡放大率之積，因而大幅度提高了放大能力。但如果想提高放大率，就需要增加透鏡的數目，那麼，將會遇到放大后像的畸變、彎曲、…….等稱為像差問題。完全消除像差辦不到，但依靠近代的技術水平有可能使像差保持到很小的值。例如，現代較好的光學顯微鏡可達到1000—1500倍。但這個放大率已是光學顯微鏡放大本領的極限。這個結論是埃貝、海侖霍爾茨等人在十九世紀中葉通過研究而獲得的。埃貝等從理論證明：光學顯微鏡分辨本領界限的因素是——光線的波長，因為光學顯微鏡是利用光線來看物體的，為了要看到物體，物體的尺寸必須大于光的波長，這就是光學顯微鏡所以會有極限的原因，也稱為光的衍射效應的影響，是無法克服的極限，這個極限在200毫微米左右。說明：

首先：人眼分辨本領大致為0.1毫米，即指兩點如分開0.1毫米左右，一般可清晰分辨。

有效放大率=人眼分辨本領值/顯微鏡分辨本領值

如果設顯微鏡分辨本領值為200毫微米(200×10-9)

則有效放大率=0.1×10-3米/200×10-3×10-6米=500倍

通常把前面定義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，則分辨本領為0.1毫米的肉眼，觀察0.2—0.3毫米相距的微米粒子徑像會毫不吃力了。

(二)電子顯微鏡的誕生

1．發現電子束的波長遠比可見光短

埃貝的理論和實驗表明：利用波長愈短的波，分辨本領就越高，指導了人們的思維。

進入20年代后，法國科學家德布羅意發現電子流(電子束)也具有波動的性質。這種電子波的波長遠比光波的波長短，也比X射線的波長短。于是人們就想到能否用電子束來代替光波。即與現代電視機中陰極射線管(顯像管)發射出來的陰極射線相同的東西。經分析試驗，電子束的運動速度與電壓的平方根成正比，所以電子束的波長與電壓的平方根成反比。

例如：