不用顯微鏡，靠人類的肉眼，能直接觀察到原子和原子核嗎？

人類的肉眼能直接觀察到原子和原子核嗎？

這是一個讀者的問題，他談到他眼前經常出現一些小黑點，他懷疑自己是不是具有特異功能，可以直接看到原子或者原子核。

顯微鏡下放大幾百倍可以觀察到人類精子，上圖為成像模擬圖

然而答案是，不可能，即使利用光學顯微鏡也無法觀察到原子，更不要說肉眼了，你如果觀察到了，也許只是你有生理性飛蚊症，看到的只是眼睛裡的雜質而已。

事實上，原子的尺度在0.1納米左右，也就是10負十次方米，平常我們常見的頭髮直徑在幾十微米的量級，也就是在直徑寬度上可以分布幾十萬個原子，而原子核就更小了，尺度是原子的萬分之一。

雷射共聚焦顯微鏡

人類肉眼的觀察極限在0.1毫米的尺度上，即使利用光學顯微鏡也只能放大2000倍左右，達到亞微米的尺度，還是無法看到原子。而且由於可見光衍射極限的限制，當兩點的距離足夠小的時候，衍射效應就非常明顯了，所以，光學顯微鏡的最大解析度也只有200 nm，和原子的尺度還差了很多量級。

要想看清尺度更小的結構，必須選擇波長更短的激發源，以提高顯微鏡的解析度。通常科學研究中對微觀形貌的觀察，採用的是以電子束為光源的電子顯微鏡。

高分辨電鏡圖片，可以看到晶格條紋

上面的圖像，是實驗室研究材料形貌經常用的顯微圖像，來自透射電子顯微鏡的高分辨成像HRTEM，它的成像是利用加速和聚焦的透射電子穿透超薄樣品，橫向解析度可以到原子級別，可以看到材料的晶格，圖上顯示了不同的晶面，這些晶格的點陣就是由原子組成。下圖就是透射電鏡的樣子，主要由日本電子，日立，FEI等生產。

高分辨透射電子顯微鏡HRTEM

另外一種手段就是利用電子的量子效應，通過量子隧穿效應對原子級別的導電物質成像，使用的設備是掃描隧道顯微鏡STM，通過樣品和掃描針尖的隧道電流來成像，可以直接觀察原子在表面的排列和電子分布情況。但是局限於導電樣品，而且需要超高真空UHV的操作環境。

掃描隧道顯微鏡STM

所以，原子實在是太小了，靠肉眼甚至光學顯微鏡都無法觀測到原子 ，以上提及的觀測原子的顯微技術獲得了1986年的諾貝爾物理學獎。