6.4　德布罗意波的应用

还有人问了，实物粒子虽然有波粒二象性，但它们的波长那么短，能有什么作用呢？你可千万别小瞧它，波长越短越有用，比如使用德布罗意波的透射电子显微镜（transmission electron microscope, TEM，见图6-6）放大倍数可达到上百万倍，为我们打开了微观世界的大门。

电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样，所不同的是电子显微镜用电子束作“光源”，用电磁场作透镜。现代电子显微镜中使用的都是磁透镜，这些透镜具有与光学透镜相类似的功能，可以使电子束产生折射，从而具有放大功能。

对于磁透镜来说，其焦距就完全取决于磁场的强弱。磁场强，则焦距短，放大率大；磁场弱，则焦距长，放大率小。因此，TEM可以随心所欲地观察到各种倍率下的图像。对比而言，光学显微镜中的各级透镜其焦距是完全固定的，如果想改变光学显微镜的放大倍率，只能更换透镜。

显微镜的分辨率正比于照射光的波长，可见光的波长范围为400～700nm，所以光学显微镜的分辨率极限约200nm，再小的东西就看不到了。而电子显微镜的“光源”是电子束，高速电子的波长比可见光的波长短得多，可以小到可见光波长的百万分之一。大型透射电镜一般采用80～300kV的电压加速电子束，其分辨率可达0.1～0.2nm。图6-7所示为用TEM观测晶体硅（110）晶面得到的Si原子排布图像。

图6-6　透射电子显微镜（TEM）

图6-7　晶体硅（110）晶面的Si原子排布TEM图像