電子顯微鏡不是為了避免衍射影響嗎?怎麼說是利用了電子束的衍射現象?

時間 2021-05-05 16:57:26

1樓:Gabriel

演算法推送來的,謝不邀,曾經我也困擾過,所以答一波。

這種說法嚴謹嗎?未必。但你說他錯嗎,也不是。關鍵在於你要咬文嚼字,就是「衍射」這個詞到底怎麼理解。以下有部分我個人的私貨理解,不一定完全準確。

如今「衍射」被賦予的含義,遠遠大於它的原意,不要總認為光繞過障礙物才叫衍射。

虛假的衍射:2023年,有位大哥發現,光好像有的時候不沿直線傳播啊,遇到障礙物會繞一下,為了區分一下沿直線傳播的光,這種不沿直線傳播的,那就取個名,就叫「衍射」。以下就是那位大哥的話,衍射原本跟直線傳播是對立的概念:

「光不僅會沿直線傳播、折射和反射,還能夠以第四種方式傳播,即通過衍射的形式傳播。」("Propositio I. Lumen propagatur seu diffunditur non solum directe, refracte, ac reflexe, sed etiam alio quodam quarto modo, diffracte.

")—— Francesco Grimaldi

真正的衍射:2023年。另一位大哥——菲涅爾:

FNNDP,光就是個波,本來就不是直線傳播,食我菲涅爾衍射公式。那問題來了,光既然本來就不是直線傳播,那反射,折射,透射,*射,我不管你怎麼射(這話怎麼這麼奇怪),都可以認為是衍射。這個時候衍射更多的指的是區別於幾何方法,用波動光學或者衍射理論,來分析光傳播的一套理論方法或者遊戲規則。

「這樣,我就展示了人們能夠通過何種方式來構想光以球面波連續不斷地傳播出去……」( "J'ai donc montré de quelle faon l'on peut concevoir que la lumière s'étend successivement par des ondes sphériques, ...")——Augustin-Jean Fresnel

菲涅耳衍射公式

所以針對你的問題,咱們土人說土話,衍射這個詞的意思,會在不同語境中反覆橫跳,你要通過上下文語境來看作者想表達什麼(對,就是閱讀理解)。「避免衍射」這種說法更接近衍射的原教旨意思,就是有意識的,故意的將衍射跟傳統幾何光學的概念做對立,做切分,這個說法現在看來確實不嚴謹,但很多時候我們也會這麼說,也不能說錯。而「電子的衍射」這個是基於電子的波動性出發的,廣義的衍射,把光的傳播行為都包括進去了,要表達的就是電子跟光一樣有波動性,可以成像。

理解衍射極限,主要其實就是理解艾里斑(Airy Disk),這個東西網上一大堆介紹,知乎上就有,我簡單把一些重點提一下,有興趣的話給你提供個方向。

啥是艾里斑:說白了就是乙個點光源成啥像(圓孔的光學系統的點擴充套件函式)。理想狀態當然是物面乙個點,對應像面也是乙個點。

但現實肯定沒有這麼美好,它其實是乙個斑。這樣導致的結果就是,如果物面兩個點隔得比較近,到了像面,兩個斑就糊到一起了,你就看不出來它是兩個了。

艾里斑長啥樣:看起來是一圈一圈的,艾里斑特指中心那個最大最亮的圈。其實就是圓孔夫琅禾費衍射(遠場衍射),再直白一點,就是圓域函式(就是乙個孔)的二維傅利葉變換

從表示式上,所謂艾里斑它的場分布實際上就是乙個sombrero function或者叫禮帽函式,當然能量分布要平方。

方括號內的就是禮帽函式,分子是一階貝塞爾函式

中間那個就是艾里斑

艾里斑多大:其實搞明白上面那幾個函式就好了,函式都有了,多大不就是第乙個零點嗎。

最後扯幾句:突破衍射極限不只是顯微鏡在做這個事,微電子領域更加關心這個。台積電所謂的5nm,中芯國際天天在講的14nm,說的不就是這些玩意兒嗎?

國內光刻方面感覺大部分都只能叫做工藝工程師或者裝置工程師,合格的光學工程師,或者理論紮實的人太少了。還是希望有更多大佬能投身製造業吧,雖然不賺錢就是了(狗頭保命)。

2樓:野合孢子

我的媽呀這書誰寫的?可以燒了。

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