光学显微镜下能看到的最小的东西是什么？怎么样才能看到原子？
光的研究历史和力学一样，在古希腊时代就受到了特别关注。人们对这个看得见，却摸不着的事物非常好奇，光的反射定律在欧几里德时代就已广为人知。然而，在自然科学与宗教分离之前，人类对光本质的理解几乎没有任何进展，只停留在对光的传播和应用的理解层面。另外历史告诉我们，其实早在战国初期，墨家创始人墨子就发现了光的反射规律，成为了最早的光学理论。
早在17世纪，关于这个问题，出现了两种声音：波动说和粒子说。1925年，法国物理学家德布罗意提出了所有物质都具有波和粒子的二象性的理论，即所有物体都是波和粒子。随后，德国著名物理学家普朗克等科学家建立了量子物理理论，充分拓展了人类对物质性质的认识。
综上所述，光的本质应被视为“光子”，是电磁波，具有波粒二象性。它不是机械波，而是统计意义上的一种波。同时，光具有动态质量，其质量可以根据爱因斯坦的质能方程来计算。其实在如今，也没有人真正理解什么是“光量子”，包括爱因斯坦本人。
人体视觉结构
我们知道，人的视觉器官主要由眼睛、视神经和与大脑有关的部分组成。眼睛就像照相机。它的瞳孔就像照相机的光圈，瞳孔周围的虹膜起着光圈的作用。它可以根据光线强度调整瞳孔大小，控制进入眼睛的光线量。这个镜头就像照相机的镜头一样，在视网膜上聚焦和成像外部世界。
视网膜中的光感受器细胞通过视神经将感觉信息传递到大脑视觉中枢，形成对光影、颜色、形状、动态、距离等的视觉感知，从而获得外界的信息。
视网膜上的感光细胞有两种，在正对瞳孔的中央部分布着密集的锥状细胞，在中央部位的四周则主要是杆状细胞。锥状细胞约800万个，又有三种类型，分别对光谱中的红绿蓝三区域的光产生反应。而杆状细胞约1.2亿个，其灵敏度高，能感受微弱的光。
当然，人类要看到这个世界，还是需要光这个传输信息的媒介，通过光才能接受外部世界的视觉信息。可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的频率在380~750THz（大概是10^14Hz），对应的波长是在780～400nm之间，据研究其实有一些人能够感知到频率大约在340~790THz，波长大约在880～380nm之间的电磁波。
对于人而言，可感受的电磁波的频率是在这样的范围内，那么其他生物能看见的光波范围也是跟人类不一样的，有些昆虫能看见紫外线波段。
其实诸如细菌，细菌甚至尘螨之类的东西都在我们周围，但我们的肉眼看不见。
我们的肉眼（具有正常视力的普通眼，不受任何其他工具的辅助）可以看到小至约0.1毫米的物体。从角度来看，人通常用肉眼可以看到的最细小的东西是人的头发（用肉眼和在显微镜下）和虱子（用肉眼和在显微镜下）。
但是，借助强大的显微镜，人类可以看到肉眼无法看到的难以置信的微小事物。直到最近，标准显微镜仍可让您看到小至1微米（等于0.001毫米）的物体。
还有像人类发明的夜视仪也是收集红外线或其他波段的不可见光，通过装置转化成我们可见的波段。
光学显微镜
光学显微镜相当于两个正透镜成像，原理是把观察物放在物镜的一倍焦距附近以外，通过物镜在目镜前一倍焦距内成一个初步放大的像，再通过目镜对这个像成一个二次放大的虚像让人眼观察。
如果不借助光学显微镜，首先对于很小的物体，其实我们的眼睛中没有足够的视锥细胞，而大脑没有足够的视神经可以看到如此小的细节，但是这不意味着您的大脑可以分辨不出远远超出您的眼睛实际能看到的细节。
对于一个细胞来说，光学显微镜可以观察到线粒体、叶绿体、液泡、核仁等大小超过0.2微米的结构。但是对于原子级别的那么光学显微镜就无能为力了，原子的直径只有10的-8次方cm,即0.1纳米，而普通光学显微镜连看到1nm都是非常困难的。
光有波粒二象性，它有一个波长，正因为如此，像波浪一样的光因为衍射效应（光在传播过程中,遇到障碍物或小孔时,光将偏离直线传播的途径而绕到障碍物后面传播的现象,叫光的衍射）导致我们是看不到小于光波长的物体的。所以理论极限是可见光的波长，小于数百纳米的特征是无法被识别的。对于传统显微镜，也很难看到比光波长还小的光。
电子显微镜
如果您想要获得更大的放大倍数，则需要使用波长更小的物体。一种常用的是用电子代替光，因为电子尽管它看起来像粒子，但它也是波，而且波长要短得多，因此您可以看到很小得多的东西。
电子显微镜分为扫描电子显微镜（SEM，分辨率大概在6~10nm）和透射电子显微镜（TEM，分辨率大概在0.1~0.2nm）。
其实目前还有另外一种扫描隧道显微镜（STM），它的探测级别是原子级的，它的基本原理是利用量子理论中的隧道效应 。将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时（通常小于1nm），在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极 。它主要是用测量尖端与物体之间的电流，通过电流数据三维构建成像，从而可以测量到大原子。
电子显微镜成像下的原子
但这远不是仅此而已，未来的探测人员们的显微设备可能还有更大的更新和突破。
最后
可见，这个世界还有许多的信息是我们人类感知不到的，假如我们的可见光范围在另外一个频段，那么这个世界又是怎样的一番景象呢？
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