Diferența dintre microscopul de lumină și microscopul electronic

Diferența principală - Microscop de lumină vs. microscop electronic

Microscoapele microscoape (microscoape optice) și microscoapele electronice sunt folosite pentru a privi obiecte foarte mici. principala diferență între microscopul de lumină și microscopul electronic este asta microscoapele de lumină folosesc fascicule de lumină pentru a ilumina obiectul în curs de examinare în timp ce electron microscopul utilizează fascicule de electroni pentru iluminarea obiectului.

Ce este un microscop de lumină

Microscoapele de lumină iluminează specimenul utilizând lumină vizibilă și utilizează lentile pentru a produce o imagine mărită. Microscoapele de lumină vin în două varietăți: un singur obiectiv și compus. În microscoape cu o singură lentilă, se utilizează o singură lentilă pentru a mări obiectul, în timp ce un obiectiv compus utilizează două obiective. Folosind un obiectiv obiectiv, o imagine reală, inversată și mărită a specimenului se produce în interiorul microscopului și apoi se utilizează o a doua lentilă numită ocular, imaginea formată de lentila obiectivului este mărită în continuare.

Imaginea unei frunze de mușchi (Rhizomnium punctatum) sub un microscop luminos (x400). Comparați mărimea acestor cloroplaste (bloburi verzi) cu o versiune mai detaliată (dintr-o probă diferită) luată dintr-un microscop electronic de mai jos.

Ce este un microscop electronic

Microscoapele electronice iluminează specimenul folosind un fascicul de electroni. Câmpurile magnetice sunt folosite pentru a îndoi grinzi de electroni, în același fel în care lentilele optice sunt folosite pentru a îndoi fasciculele de lumină în microscoapele luminoase. Două tipuri de microscoape electronice sunt utilizate pe scară largă: microscop de transmisie electronică (TEM) și scanare microscop electronic (SEM). În microscoapele cu transmisie electronică, trece fasciculul de electroni prin specimenul. Un obiectiv "obiectiv" (care este într-adevăr un magnet) este folosit pentru a produce mai întâi o imagine și folosind un "lentilă" de proiecție, o imagine mărită poate fi produsă pe un ecran fluorescent. În microscoapele electronice de scanare, se trage un fascicul de electroni pe specimen, ceea ce determină eliberarea electronilor secundari de pe suprafața specimenului. Folosind un anod, acești electroni de suprafață pot fi colectați și suprafața ar putea fi "mapată".

În mod tipic, rezoluția imaginilor SEM nu este la fel de mare ca și cele de la TEM. Cu toate acestea, deoarece electronii nu trebuie să treacă prin eșantion în SEM, ele pot fi folosite pentru a investiga specimenul mai gros. În plus, imaginile produse de SEM dezvăluie mai multe detalii de adâncime ale suprafeței.

Imaginea TEM a unui cloroplast (x12000)

O imagine SEM a polenului de la diferite plante (x500). Observați detaliile adâncimii.

Rezoluţie

 rezoluţie a unei imagini descrie capacitatea de a face distincția între două puncte diferite dintr-o imagine. O imagine cu o rezoluție mai mare este mai clară și mai detaliată. Deoarece undele luminoase suferă o difracție, capacitatea de a distinge între două puncte de pe un obiect este intim legată de lungimea de undă a luminii folosite pentru vizualizarea obiectului. Acest lucru este explicat în Criteriu Rayleigh. De asemenea, un val nu poate dezvălui detalii cu o separare spațială mai mică decât lungimea de undă. Aceasta înseamnă că cu cât este mai mică lungimea de undă folosită pentru a vizualiza un obiect, cu atât imaginea este mai clară.

Microscoapele electronice folosesc natura valurilor electronilor. deBroglie lungime de undă (adică lungimea de undă asociată cu un electron) pentru electronii accelerați la tensiunile tipice utilizate în TEM este de aproximativ 0,01 nm, în timp ce lumina vizibilă are lungimi de undă între 400-700 nm. În mod clar, atunci, fasciculele de electroni sunt capabile să dezvăluie mult mai multe detalii decât fasciculele de lumină vizibilă. În realitate, rezoluțiile TEM-urilor au tendința de a fi de ordinul a 0,1 nm, mai degrabă decât 0,01 nm datorită efectelor câmpului magnetic, dar rezoluția este încă de aproximativ 100 de ori mai bună decât rezoluția unui microscop luminos. Rezoluțiile SEM sunt puțin mai mici, de ordinul a 10 nm.

Diferența dintre microscopul de lumină și microscopul electronic

Sursa de iluminare

Microscopul de lumină utilizează fascicule de lumină vizibilă (lungime de undă 400-700 nm) pentru a ilumina specimenul.

Microscop electronic utilizează fascicule de electroni (lungime de undă ~ 0,01 nm) pentru a ilumina specimenul.

Tehnica de mărire

Microscopul de lumină folosește lentile optice pentru a îndoi razele de lumină și pentru a mări imaginile.

Microscop electronic utilizează magneți pentru a îndoi razele de electroni și pentru a mări imaginile.

Rezoluţie

Microscopul de lumină are rezoluții mai mici comparativ cu microscoapele electronice, aproximativ 200 nm.

Microscop electronic pot avea rezoluții de ordinul de 0,1 nm.

Mărire

Microscoape de lumină ar putea avea marimi de aproximativ ~ 1000.

Microscoape electronice pot avea marimi de până la ~ 500000 (SEM).

operație

Microscopul de lumină nu are neapărat nevoie de o sursă de energie electrică pentru a funcționa.

Microscop electronic necesită energie electrică pentru a accelera electronii. De asemenea, este necesar ca eșantioanele să fie plasate în vid (altfel electronii pot împrăștia moleculele de aer), spre deosebire de microscoapele de lumină.

Preț

Microscopul de lumină este mult mai ieftin comparativ cu microscoapele electronice.

Microscop electronic este relativ mai scump.

mărimea

Microscopul de lumină este mici și ar putea fi utilizate pe un desktop.

Microscop electronic este destul de mare și ar putea fi la fel de înaltă ca o persoană.

Referințe

Young, H.D., & Freedman, R.A. (2012). Sears și fizica universității lui Zemansky: cu fizica modernă. Addison-Wesley.

Image Courtesy

"Punktiertes Wurzelsternmoos (Rhizomnium punctatum), Laminazellen, 400x vergrößert "de Kristian Peters - Fabelfroh (fotografiat de Kristian Peters) [CC BY-SA 3.0], prin Wikimedia Commons

"Diagrama simplificată transversală a unui microscop electronic de transmisie" de GrahamColm (Wikipedia, de la GrahamColm) [Public Domain], prin intermediul Wikimedia Commons

"Chloroplast 12000x" de Bela Hausmann (Lucrări proprii) [CC BY-SA 2.0], prin flickr

"Polen dintr-o varietate de plante comune ..." de către Dartmouth College Electron Microscope Facility (sursă și anunț public domain la Dartmouth College Electron Microscop Facility) [Public Domain], prin intermediul Wikimedia Commons