--> Òóííåëüíûé ìèêðîñêîï. Ôèçèêà 10 êë.
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 2. Îñíîâû ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè

 


§ 2.1. Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè (îêîí÷àíèå)

Íåñëîæíàÿ êîíñòðóêöèÿ èç òðåõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ êåðàìè÷åñêèõ ñòåðæíåé îáåñïå÷èâàåò ïåðåìåùåíèå îñòðèÿ ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì (ðèñ. 2.2). Ìåíÿþùèåñÿ íàïðÿæåíèÿ íà ñòåðæíÿõ âûçûâàþò ïåðåìåùåíèå îñòðèÿ âäîëü ïàðàëëåëüíûõ ëèíèé, îòñòîÿùèõ äðóã îò äðóãà íà çàäàííûå ðàññòîÿíèÿ (ñêàíèðîâàíèå). Îäíîâðåìåííî ïðîèñõîäèò ïåðåìåùåíèå îñòðèÿ ïî âåðòèêàëè, îáåñïå÷èâàþùåå ôèêñèðîâàííóþ ñèëó òîêà.

Íåñëîæíàÿ êîíñòðóêöèÿ òóííåëüíîãî ìèêðîñêîïà

Ïîëó÷åííàÿ èíôîðìàöèÿ î ïåðåìåùåíèÿõ îñòðèÿ îáðàáàòûâàåòñÿ êîìïüþòåðîì è ïîäàåòñÿ íà ïðèíòåð (ïå÷àòàþùåå óñòðîéñòâî) èëè íåïîñðåäñòâåííî íà ýêðàí äèñïëåÿ, íà êîòîðîì è ïîëó÷àåòñÿ èçîáðàæåíèå àòîìîâ íà ïîâåðõíîñòè îáðàçöà. Íà ðèñóíêå 2.3 ïîêàçàíî èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè ãðàôèòà, ïîëó÷åííîå â ëàáîðàòîðèè êàôåäðû êâàíòîâîé ðàäèîôèçèêè ÌÃÓ â 1991 ã.

èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè ãðàôèòà

Ñ ïîìîùüþ òóííåëüíîãî ìèêðîñêîïà ìîæíî íå òîëüêî ïîëó÷àòü àòîìíîå èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè, íî è ïåðåìåùàòü ïî íåé àòîìû â ïðîèçâîëüíîì íàïðàâëåíèè. Äëÿ ýòîãî íà î÷èùåííóþ ïîâåðõíîñòü êðèñòàëëà íèêåëÿ íàïûëÿþò íåáîëüøîå êîëè÷åñòâî àòîìîâ êñåíîíà. Ïîâåðõíîñòü îõëàæäàåòñÿ äî -269 °Ñ, ÷òîáû èñêëþ÷èòü çàìåòíûå ïåðåìåùåíèÿ àòîìîâ êñåíîíà âñëåäñòâèå òåïëîâîãî äâèæåíèÿ. Óâåëè÷èâàÿ íàïðÿæåíèå ìåæäó îñòðèåì è íèêåëåâîé ïîäëîæêîé, ìîæíî çàöåïèòü íà îñòðèå îòäåëüíûé àòîì êñåíîíà è ïåðåíåñòè åãî â íóæíîì íàïðàâëåíèè. Óìåíüøèâ çàòåì íàïðÿæåíèå, ìîæíî îòöåïèòü àòîì è ïîìåñòèòü åãî â ëþáîì ìåñòå. Íà ðèñóíêå 2.4, ñäåëàííîì ñ ýêðàíà äèñïëåÿ, âû âèäèòå íàçâàíèå ôèðìû IBM, «íàïèñàííîå» 35 àòîìàìè êñåíîíà. Ðàçìåùåíèå îòäåëüíûõ àòîìîâ â çàäàííûõ ìåñòàõ îòêðûâàåò ôàíòàñòè÷åñêèå âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ õðàíèëèù èíôîðìàöèè íà àòîìíîì óðîâíå. Ýòî óæå ïðåäåë «ìèíèàòþðèçàöèè» õðàíèëèù èíôîðìàöèè.

àòîìíîå èçîáðàæåíèå ïîâåðõíîñòè

Ðàçìåðû àòîìîâ è ìîëåêóë

Òóííåëüíûå ìèêðîñêîïû îáåñïå÷èâàþò óâåëè÷åíèå â 100 ìëí ðàç. Ýòî ïîçâîëÿåò èçìåðÿòü ðàçìåðû àòîìîâ ñ î÷åíü áîëüøîé òî÷íîñòüþ. Òàê, äèàìåòð àòîìà óãëåðîäà îêàçàëñÿ ðàâíûì 1,4 • 10-8 ñì. Òàêîé æå ïîðÿäîê èìåþò è ðàçìåðû äðóãèõ àòîìîâ.

Ðàçìåðû àòîìîâ è ìîëåêóë, íàéäåííûå äðóãèìè ìåòîäàìè, îêàçûâàþòñÿ ïðèìåðíî òàêèìè æå.

Ýòè ðàçìåðû òàê ìàëû, ÷òî èõ íåâîçìîæíî ñåáå ïðåäñòàâèòü. ×òî âàì ìîæåò ñêàçàòü, íàïðèìåð, ÷èñëî 2,3 • 108ñì — ðàçìåð ìîëåêóëû âîäîðîäà?  òàêèõ ñëó÷àÿõ ïðèáåãàþò ê ïîìîùè ñðàâíåíèé. Åñëè, íàïðèìåð, âàøó ãîëîâó óâåëè÷èòü äî ðàçìåðîâ ñðåäíåé çâåçäû òèïà Ñîëíöà, òî ìîëåêóëà ïðè ýòîì óâåëè÷èòñÿ äî ðàçìåðîâ ãîëîâû.

À âîò åùå ñðàâíåíèå. Åñëè ïðåäñòàâèòü ñåáå, ÷òî âñå ðàçìåðû â ìèðå âîçðîñëè â 108 ðàç, òî ìîëåêóëà âîäîðîäà áóäåò âûãëÿäåòü êàê øàðèê äèàìåòðîì âñåãî â 2,3 ñì (ñðåäíèõ ðàçìåðîâ ñëèâà), à ðîñò ÷åëîâåêà ñòàë áû ðàâíûì 170 000 êì, ðàçìåð ìóõè — 10 000 êì, òîëùèíà âîëîñà — 10 êì, ðàçìåð êðàñíîãî êðîâÿíîãî òåëüöà (ýðèòðîöèòà) — 700 ì.

×èñëî ìîëåêóë

Ïðè ñòîëü ìàëûõ ðàçìåðàõ ìîëåêóë ÷èñëî èõ â ëþáîì ìàêðîñêîïè÷åñêîì òåëå ÷ðåçâû÷àéíî âåëèêî. Ïîäñ÷èòàåì ïðèáëèçèòåëüíîå ÷èñëî ìîëåêóë â êàïëå âîäû ìàññîé 1 ã è, ñëåäîâàòåëüíî, îáúåìîì 1 ñì3. Äèàìåòð ìîëåêóëû âîäû ðàâåí ïðèáëèçèòåëüíî 3 • 10-8ñì. Ñ÷èòàÿ, ÷òî êàæäàÿ ìîëåêóëà âîäû ïðè ïëîòíîé óïàêîâêå ìîëåêóë çàíèìàåò îáúåì (3 • 10-8 ñì)3, ìîæíî íàéòè ÷èñëî ìîëåêóë â êàïëå, ðàçäåëèâ îáúåì êàïëè (1 ñì3) íà îáúåì, ïðèõîäÿùèéñÿ íà îäíó ìîëåêóëó:

×èñëî ìîëåêóë

Ïðåäñòàâüòå ñåáå, ÷òî ïîâåðõíîñòü çåìíîãî øàðà òâåðäàÿ è ãëàäêàÿ. Íà âñåé ïîâåðõíîñòè âïëîòíóþ äðóã ê äðóãó ñòîÿò ëþäè. ×èñëî ëþäåé ïðè ýòîì áóäåò ÷óòü ìåíüøå ÷èñëà ìîëåêóë â 1 ñì3 âîçäóõà ïðè íîðìàëüíîì àòìîñôåðíîì äàâëåíèè è òåìïåðàòóðå 0 °Ñ.

Íàäî ïîìíèòü îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè. Àòîìû èìåþò ðàçìåðû ïîðÿäêà 10-8 ñì. Èçîáðàæåíèÿ àòîìîâ, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ òóííåëüíîãî ìèêðîñêîïà, íå îñòàâëÿþò íèêàêèõ ñîìíåíèé â èõ ñóùåñòâîâàíèè.

<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->