presentasi lain tentang fisika molekuler
"Energi Ikatan Nuklir" - Elemen dengan nomor massa dari 50 hingga 60 memiliki energi ikat maksimum (8,6 MeV/nukleon) - Cacat massa. Gaya Coulomb cenderung mematahkan inti. Energi ikat nukleon di permukaan lebih kecil daripada nukleon di dalam nukleus. uchim.net. Energi ikat inti atom. Energi ikat spesifik. Persamaan Einstein antara massa dan energi:
"Struktur inti atom" - Geiger counter Cloud chamber. Radium (bersinar). Aplikasi radiasi radioaktif. Marie Sklodowska-Curie dan Pierre Curie. Becquerel Antoine Henri - 1897 Fusi termonuklir adalah reaksi fusi inti ringan. Nomor massa M - massa inti, jumlah nukleon, jumlah neutron M-Z. Polonium. Reaksi nuklir berantai.
"Penerapan efek fotolistrik" - Lembaga pendidikan negara Lyceum Profesional NPO No. 15. Sejarah penemuan dan studi efek fotolistrik. Diselesaikan oleh: guru fisika Varlamova Marina Viktorovna. Persamaan Einstein untuk efek fotolistrik A. Einstein. pengamatan efek fotolistrik. Stoletov A.G. Kuat arus saturasi sebanding dengan intensitas insiden radiasi pada katoda.
"Struktur inti atom" - A. 10 -12. Transformasi radioaktif inti atom. Akibatnya, radiasi terdiri dari aliran partikel positif, negatif dan netral. 13 - 15. 1896 Henri Becquerel (Perancis) menemukan fenomena radioaktivitas. Dilambangkan - , memiliki massa? 1 pagi dan muatannya sama dengan muatan elektron. 5. Atom bersifat netral, karena muatan inti sama dengan muatan total elektron.
"Komposisi inti atom" - Nomor massa. GAYA NUKLIR - gaya tarik menarik yang mengikat proton dan neutron dalam nukleus. kekuatan nuklir. Bentuk umum sebutan inti. Nomor tagihan. Jumlah muatan sama dengan muatan inti, dinyatakan dalam muatan listrik dasar. Nomor muatan sama dengan nomor urut unsur kimia. Berkali-kali lebih besar dari gaya Coulomb.
"Sintesis Plasma" - Masa konstruksi adalah 8-10 tahun. Terima kasih atas perhatian Anda. Konstruksi dan infrastruktur ITER. Pembuatan TOKAMAK. parameter desain ITER. Pembuatan ITER (ITER). 5. Perkiraan biaya 5 miliar euro. Senjata termonuklir. Kontribusi Rusia untuk reaktor ITER. 2. Keuntungan energi termonuklir. Persyaratan energi.
Atom hidrogen menangkap awan elektron. Dan meskipun fisikawan modern bahkan dapat menentukan bentuk proton dengan bantuan akselerator, atom hidrogen, tampaknya, akan tetap menjadi objek terkecil, yang gambarnya masuk akal untuk disebut foto. Lenta.ru menyajikan ikhtisar metode modern memotret mikrokosmos.
Sebenarnya, hampir tidak ada fotografi biasa yang tersisa akhir-akhir ini. Gambar yang biasa kita sebut foto dan dapat ditemukan, misalnya, dalam esai foto Lenta.ru, sebenarnya adalah model komputer. Matriks peka cahaya dalam perangkat khusus (biasanya masih disebut "kamera") menentukan distribusi spasial intensitas cahaya dalam beberapa rentang spektral yang berbeda, elektronik kontrol menyimpan data ini dalam bentuk digital, dan kemudian sirkuit elektronik lain, berdasarkan pada data ini, memberikan perintah ke transistor di layar kristal cair. Film, kertas, solusi khusus untuk pemrosesannya - semua ini menjadi eksotis. Dan jika kita mengingat arti harfiah dari kata tersebut, maka fotografi adalah “lukisan cahaya”. Jadi apa yang harus dikatakan bahwa para ilmuwan berhasil untuk memotret sebuah atom, hanya mungkin dengan cukup banyak konvensionalitas.
Lebih dari setengah dari semua gambar astronomi telah lama diambil oleh teleskop inframerah, ultraviolet dan sinar-X. Mikroskop elektron menyinari tidak dengan cahaya, tetapi dengan berkas elektron, sedangkan mikroskop gaya atom memindai relief sampel dengan jarum. Ada mikroskop sinar-X dan pemindai pencitraan resonansi magnetik. Semua perangkat ini memberi kita gambar yang akurat dari berbagai objek, dan terlepas dari kenyataan bahwa, tentu saja, tidak perlu berbicara tentang "lukisan cahaya" di sini, kita masih membiarkan diri kita menyebut gambar seperti itu foto.
Eksperimen oleh fisikawan untuk menentukan bentuk proton atau distribusi quark di dalam partikel akan tetap berada di belakang layar; cerita kita akan terbatas pada skala atom.
Optik tidak pernah menjadi tua
Ternyata pada paruh kedua abad ke-20, mikroskop optik masih memiliki ruang untuk berkembang. Saat yang menentukan dalam biologi dan penelitian medis adalah munculnya pewarna fluoresen dan metode yang memungkinkan pelabelan selektif zat tertentu. Itu bukan "hanya cat baru", itu adalah revolusi nyata.
Berlawanan dengan kesalahpahaman umum, fluoresensi sama sekali bukan pendar dalam gelap (yang terakhir disebut pendaran). Ini adalah fenomena penyerapan kuanta energi tertentu (misalnya, cahaya biru) dengan emisi berikutnya kuanta energi yang lebih rendah dan, dengan demikian, cahaya yang berbeda (ketika biru diserap, hijau akan dipancarkan). Jika Anda memasukkan filter yang memungkinkan hanya kuanta yang dipancarkan oleh pewarna untuk melewati dan menghalangi cahaya yang menyebabkan fluoresensi, Anda dapat melihat latar belakang gelap dengan bintik-bintik cerah pewarna, dan pewarna, pada gilirannya, dapat mewarnai sampel dengan sangat selektif. .
Misalnya, Anda dapat mewarnai sitoskeleton sel saraf dengan warna merah, menyorot sinapsis dengan warna hijau, dan menyorot nukleus dengan warna biru. Anda dapat membuat label fluoresen yang memungkinkan Anda mendeteksi reseptor protein pada membran atau molekul yang disintesis oleh sel dalam kondisi tertentu. Metode pewarnaan imunohistokimia telah merevolusi ilmu biologi. Dan ketika para insinyur genetika mempelajari cara membuat hewan transgenik dengan protein fluoresen, metode ini mengalami kelahiran kembali: tikus dengan neuron yang dicat dengan warna berbeda menjadi kenyataan, misalnya.
Selain itu, para insinyur datang dengan (dan mempraktekkan) metode yang disebut mikroskop confocal. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa mikroskop berfokus pada lapisan yang sangat tipis, dan diafragma khusus memotong cahaya yang diciptakan oleh objek di luar lapisan ini. Mikroskop semacam itu dapat secara berurutan memindai sampel dari atas ke bawah dan mendapatkan setumpuk gambar, yang merupakan dasar siap pakai untuk model tiga dimensi.
Penggunaan laser dan sistem kontrol sinar optik yang canggih telah memungkinkan untuk memecahkan masalah memudarnya pewarna dan pengeringan sampel biologis halus di bawah cahaya terang: sinar laser memindai sampel hanya jika diperlukan untuk pencitraan. Dan agar tidak membuang waktu dan tenaga untuk memeriksa sediaan besar melalui lensa mata dengan bidang pandang sempit, para insinyur mengusulkan sistem pemindaian otomatis: Anda dapat meletakkan gelas dengan sampel pada tahap objek mikroskop modern, dan perangkat akan secara mandiri menangkap panorama skala besar dari seluruh sampel. Pada saat yang sama, di tempat yang tepat itu akan fokus, dan kemudian merekatkan banyak bingkai menjadi satu.
Beberapa mikroskop dapat menampung tikus hidup, tikus, atau setidaknya invertebrata kecil. Lainnya memberikan sedikit peningkatan, tetapi dikombinasikan dengan mesin sinar-X. Untuk menghilangkan gangguan getaran, banyak yang dipasang di meja khusus dengan berat beberapa ton di dalam ruangan dengan iklim mikro yang dikontrol dengan cermat. Biaya sistem tersebut melebihi biaya mikroskop elektron lainnya, dan kompetisi untuk bingkai yang paling indah telah lama menjadi tradisi. Selain itu, peningkatan optik berlanjut: dari pencarian varietas terbaik kaca dan pemilihan kombinasi lensa yang optimal, para insinyur beralih ke cara untuk memfokuskan cahaya.
Kami telah secara khusus mendaftar sejumlah rincian teknis untuk menunjukkan bahwa kemajuan di bidang penelitian biologi telah lama dikaitkan dengan kemajuan di bidang lain. Jika tidak ada komputer yang mampu secara otomatis menghitung jumlah sel yang diwarnai dalam beberapa ratus foto, supermikroskop tidak akan banyak berguna. Dan tanpa pewarna fluoresen, jutaan sel tidak dapat dibedakan satu sama lain, jadi hampir tidak mungkin mengikuti pembentukan sel baru atau kematian sel lama.
Faktanya, mikroskop pertama adalah penjepit dengan lensa bulat yang melekat padanya. Analog dari mikroskop semacam itu bisa berupa kartu remi sederhana dengan lubang yang dibuat di dalamnya dan setetes air. Menurut beberapa laporan, perangkat semacam itu sudah digunakan oleh penambang emas di Kolyma pada abad terakhir.
Di luar batas difraksi
Mikroskop optik memiliki kelemahan mendasar. Faktanya adalah tidak mungkin untuk mengembalikan bentuk objek yang ternyata jauh lebih kecil dari panjang gelombang dari bentuk gelombang cahaya: Anda juga dapat mencoba untuk memeriksa tekstur halus bahan dengan tangan Anda di sarung tangan las tebal.
Keterbatasan yang diciptakan oleh difraksi sebagian telah diatasi, dan tanpa melanggar hukum fisika. Dua keadaan membantu mikroskop optik menyelam di bawah penghalang difraksi: fakta bahwa selama fluoresensi kuanta dipancarkan oleh molekul pewarna individu (yang bisa cukup jauh satu sama lain), dan fakta bahwa dengan melapiskan gelombang cahaya adalah mungkin untuk mendapatkan cahaya terang. spot dengan diameter lebih kecil dari panjang gelombang.
Ketika ditumpangkan satu sama lain, gelombang cahaya dapat saling meniadakan, oleh karena itu, parameter iluminasi sampel sedemikian rupa sehingga area sekecil mungkin jatuh ke wilayah terang. Dikombinasikan dengan algoritme matematika yang dapat, misalnya, menghilangkan ghosting, pencahayaan terarah seperti itu memberikan peningkatan dramatis dalam kualitas gambar. Ini menjadi mungkin, misalnya, untuk memeriksa struktur intraseluler dengan mikroskop optik dan bahkan (dengan menggabungkan metode yang dijelaskan dengan mikroskop confocal) untuk mendapatkan gambar tiga dimensi mereka.
Mikroskop elektron sebelum instrumen elektronik
Untuk menemukan atom dan molekul, para ilmuwan tidak perlu melihatnya - teori molekuler tidak perlu melihat objeknya. Tetapi mikrobiologi menjadi mungkin hanya setelah penemuan mikroskop. Oleh karena itu, pada awalnya, mikroskop dikaitkan secara tepat dengan kedokteran dan biologi: fisikawan dan ahli kimia yang mempelajari objek yang jauh lebih kecil yang dikelola dengan cara lain. Ketika mereka juga ingin melihat mikrokosmos, keterbatasan difraksi menjadi masalah serius, terutama karena metode mikroskop fluoresensi yang dijelaskan di atas masih belum diketahui. Dan tidak ada gunanya meningkatkan resolusi dari 500 menjadi 100 nanometer jika objek yang dipertimbangkan bahkan lebih kecil!
Mengetahui bahwa elektron dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun sebagai partikel, fisikawan dari Jerman menciptakan lensa elektron pada tahun 1926. Gagasan yang mendasarinya sangat sederhana dan dapat dipahami oleh anak sekolah mana pun: karena medan elektromagnetik membelokkan elektron, medan elektromagnetik dapat digunakan untuk mengubah bentuk berkas partikel-partikel ini dengan memisahkannya, atau, sebaliknya, untuk mengurangi diameter partikel. balok. Lima tahun kemudian, pada tahun 1931, Ernst Ruska dan Max Knoll membangun mikroskop elektron pertama di dunia. Dalam perangkat, sampel pertama kali diterangi oleh berkas elektron, dan kemudian lensa elektron memperluas berkas yang melewati sebelum jatuh pada layar luminescent khusus. Mikroskop pertama hanya memberikan perbesaran 400 kali, tetapi penggantian cahaya dengan elektron membuka jalan untuk memotret dengan perbesaran ratusan ribu kali: para perancang hanya perlu mengatasi beberapa kendala teknis.
Mikroskop elektron memungkinkan untuk memeriksa struktur sel dengan kualitas yang sebelumnya tidak dapat dicapai. Tetapi dari gambar ini tidak mungkin untuk memahami usia sel dan keberadaan protein tertentu di dalamnya, dan informasi ini sangat diperlukan bagi para ilmuwan.
Mikroskop elektron sekarang memungkinkan foto-foto virus dari dekat. Ada berbagai modifikasi perangkat yang memungkinkan tidak hanya untuk bersinar melalui bagian tipis, tetapi juga untuk mempertimbangkannya dalam "cahaya yang dipantulkan" (dalam elektron yang dipantulkan, tentu saja). Kami tidak akan berbicara secara rinci tentang semua opsi untuk mikroskop, tetapi kami mencatat bahwa baru-baru ini para peneliti telah mempelajari cara mengembalikan gambar dari pola difraksi.
Sentuh, bukan lihat
Revolusi lain datang dengan mengorbankan penyimpangan lebih lanjut dari prinsip "terangi dan lihat." Mikroskop kekuatan atom, serta mikroskop tunneling pemindaian, tidak lagi bersinar di permukaan sampel. Sebaliknya, jarum yang sangat tipis bergerak melintasi permukaan, yang secara harfiah memantul bahkan pada gundukan seukuran atom tunggal.
Tanpa merinci semua metode seperti itu, kami mencatat hal utama: jarum mikroskop terowongan tidak hanya dapat dipindahkan di sepanjang permukaan, tetapi juga digunakan untuk mengatur ulang atom dari satu tempat ke tempat lain. Beginilah cara para ilmuwan membuat prasasti, gambar, dan bahkan kartun di mana seorang anak laki-laki yang digambar bermain dengan atom. Sebuah atom xenon nyata diseret oleh ujung mikroskop penerowongan pemindaian.
Disebut mikroskop terowongan karena menggunakan efek arus terowongan yang mengalir melalui jarum: elektron melewati celah antara jarum dan permukaan karena efek terowongan yang diprediksi oleh mekanika kuantum. Perangkat ini membutuhkan ruang hampa untuk beroperasi.
Mikroskop gaya atom (ATM) jauh lebih sedikit menuntut pada kondisi lingkungan - dapat (dengan sejumlah keterbatasan) bekerja tanpa pemompaan udara. Dalam arti tertentu, ACM adalah penerus nanoteknologi gramofon. Jarum dipasang pada braket kantilever tipis dan fleksibel ( penopang dan ada "braket"), bergerak di sepanjang permukaan tanpa memberikan tegangan padanya dan mengikuti pelepasan sampel dengan cara yang sama seperti jarum gramofon mengikuti alur rekaman gramofon. Pembengkokan kantilever menyebabkan cermin yang dipasang di atasnya menyimpang, cermin membelokkan sinar laser, dan ini memungkinkan untuk menentukan bentuk sampel yang diteliti dengan sangat akurat. Yang utama adalah memiliki sistem yang cukup akurat untuk menggerakkan jarum, serta persediaan jarum yang harus benar-benar tajam. Jari-jari kelengkungan di ujung jarum tersebut tidak boleh melebihi satu nanometer.
AFM memungkinkan Anda untuk melihat atom dan molekul individu, tetapi, seperti mikroskop terowongan, AFM tidak memungkinkan Anda untuk melihat di bawah permukaan sampel. Dengan kata lain, para ilmuwan harus memilih antara dapat melihat atom dan dapat mempelajari seluruh objek. Namun, bahkan untuk mikroskop optik, bagian dalam sampel yang dipelajari tidak selalu dapat diakses, karena mineral atau logam biasanya mentransmisikan cahaya dengan buruk. Selain itu, masih ada kesulitan dalam memotret atom - benda-benda ini tampak seperti bola sederhana, bentuk awan elektron tidak terlihat dalam gambar seperti itu.
Radiasi sinkrotron, yang terjadi selama perlambatan partikel bermuatan yang disebarkan oleh akselerator, memungkinkan untuk mempelajari sisa-sisa hewan prasejarah yang membatu. Dengan memutar sampel di bawah sinar-X, kita bisa mendapatkan tomogram tiga dimensi - ini adalah bagaimana, misalnya, otak ditemukan di dalam tengkorak ikan yang punah 300 juta tahun yang lalu. Anda dapat melakukannya tanpa rotasi jika pendaftaran radiasi yang ditransmisikan adalah dengan memperbaiki sinar-x yang tersebar karena difraksi.
Dan ini tidak semua kemungkinan sinar-X terbuka. Ketika disinari dengan itu, banyak bahan berpendar, dan sifat fluoresensi dapat digunakan untuk menentukan komposisi kimia zat: dengan cara ini, para ilmuwan mewarnai artefak kuno, karya Archimedes yang terhapus di Abad Pertengahan, atau mewarnai bulu burung yang sudah lama punah.
atom berpose
Dengan latar belakang semua kemungkinan yang diberikan oleh sinar-X atau metode fluoresensi optik, jalan baru Memotret atom individu tidak lagi tampak seperti terobosan besar dalam sains. Inti dari metode yang memungkinkan untuk mendapatkan gambar yang disajikan minggu ini adalah sebagai berikut: elektron diambil dari atom terionisasi dan dikirim ke detektor khusus. Setiap tindakan ionisasi melepaskan elektron dari posisi tertentu dan memberikan satu titik pada "foto". Setelah mengumpulkan beberapa ribu titik seperti itu, para ilmuwan membentuk gambar yang menunjukkan tempat yang paling mungkin untuk menemukan elektron di sekitar inti atom, dan ini, menurut definisi, adalah awan elektron.
Sebagai kesimpulan, katakanlah kemampuan untuk melihat atom individu dengan awan elektronnya lebih seperti ceri pada kue mikroskop modern. Penting bagi para ilmuwan untuk mempelajari struktur bahan, untuk mempelajari sel dan kristal, dan perkembangan teknologi yang dihasilkan dari ini memungkinkan untuk mencapai atom hidrogen. Apa pun yang kurang sudah menjadi bidang minat spesialis dalam fisika partikel elementer. Dan ahli biologi, ilmuwan material, dan ahli geologi masih memiliki ruang untuk meningkatkan mikroskop bahkan dengan perbesaran yang agak sederhana dibandingkan dengan atom. Para ahli neurofisiologi, misalnya, telah lama ingin memiliki perangkat yang dapat melihat sel-sel individu di dalam otak yang hidup, dan pencipta penjelajah akan menjual jiwa mereka untuk mikroskop elektron yang akan muat di pesawat ruang angkasa dan dapat bekerja di Mars.
Momok akhir abad ke-20 yang menyebabkan kematian Freddy Mercury, setiap tahun membawa ribuan orang melampaui batas yang tidak dapat kembali ke dunia kehidupan.
Musuh umat manusia harus diketahui, kita melihat dan mengingat molekul Virus AIDS, yang di kalangan ilmiah menggunakan nama samaran HIV.
Ini kira-kira cara sel membelah menjadi jenisnya sendiri.
Pada gambar, momen pembelahan sel ragi.
Setiap makhluk biologis, apakah seseorang atau tanaman, terdiri dari gen.
Seluruh rantai gen, pada prinsipnya, yang banyak bergantung, karena kurangnya gen tertentu, seseorang dengan mudah berubah menjadi tanaman. Proses sebaliknya belum diamati di alam.
Pada gambar, gen tanaman adalah Arabidopsis, ini dalam 3D.
Ya, mungkin setiap siswa akan mengenali gambar ini!
Biji tomat yang dikelilingi oleh rambut-rambut kecil yang terasa seperti lendir saat disentuh. Melindungi benih dari pengeringan dini.
Ini dia, impian sebagian besar umat manusia!
Untuk kepemilikan ini, perang panjang dan berdarah terjadi, orang yang lewat dibunuh dan dirampok di pintu gerbang. Seluruh sejarah umat manusia terlibat dalam hal ini.
Kami mengundang Anda untuk mengevaluasi foto para finalis yang mengklaim gelar "Photographer of the Year" oleh Royal Photographic Society. Pemenang akan diumumkan pada 7 Oktober, dan pameran karya terbaik akan diadakan dari 7 Oktober hingga 5 Januari di Science Museum di London.
Edisi PM
Struktur Gelembung Sabun oleh Kim Cox
Gelembung sabun mengoptimalkan ruang di dalamnya dan meminimalkan luas permukaannya untuk volume udara tertentu. Ini menjadikannya objek studi yang berguna di banyak bidang, khususnya di bidang ilmu material. Dinding gelembung tampaknya mengalir ke bawah di bawah aksi gravitasi: mereka tipis di bagian atas dan tebal di bagian bawah.
"Penandaan pada Molekul Oksigen" oleh Yasmine Crawford
Gambar tersebut adalah bagian dari proyek besar terbaru penulis untuk gelar master dalam fotografi di Falmouth University, di mana fokusnya adalah pada myalgic encephalomyelitis. Crawford mengatakan dia menciptakan gambar yang menghubungkan kita dengan yang ambigu dan yang tidak diketahui.
"Ketenangan keabadian", penulis Evgeny Samuchenko
Gambar diambil di pegunungan Himalaya di Danau Gosaikunda pada ketinggian 4.400 meter. Bima Sakti adalah galaksi yang mencakup tata surya kita: seberkas cahaya samar di langit malam.
"Kumbang Tepung Bingung" oleh David Spears
Kumbang hama kecil ini menyerang sereal dan produk tepung. Gambar diambil dengan Scanning Electron Micrograph dan kemudian diwarnai di Photoshop.
Nebula Amerika Utara oleh Dave Watson
Nebula Amerika Utara NGC7000 adalah nebula emisi di konstelasi Cygnus. Bentuk nebula menyerupai bentuk Amerika Utara - Anda bahkan dapat melihat Teluk Meksiko.
Kumbang Rusa oleh Victor Sikora
Fotografer menggunakan mikroskop cahaya dengan perbesaran lima kali.
Teleskop Lovell oleh Marge Bradshaw
“Saya telah terpesona oleh Teleskop Lovell di Jodrell Bank sejak saya melihatnya dalam karyawisata sekolah,” kata Bradshaw. Dia ingin mengambil beberapa foto yang lebih detail untuk menunjukkan pakaiannya.
"Ubur-ubur Terbalik" oleh Mary Ann Chilton
Alih-alih berenang, spesies ini menghabiskan waktunya berdenyut di dalam air. Warna ubur-ubur adalah hasil dari makan alga.
