圖片放大會失真，顯微鏡成像就不會，顯微鏡的放大原理是什么？

當(dāng)我們想要細(xì)致觀察一張圖片的某處細(xì)節(jié)時，我們會將這張圖片放大，然而可放大的比例是有極限的，一旦超過了這個極限，圖片就會變得模糊、失真。

然而同樣是放大，顯微鏡下的放大成像就不會出現(xiàn)模糊和失真的問題，即便是將物體放大數(shù)千倍、數(shù)萬倍，都是一樣的清晰，這是為什么呢？先來說說普通的圖片為什么會失真吧，我們現(xiàn)在所說的普通圖片指的就是在電腦和手機(jī)等電子設(shè)備上所看到的圖片，這些圖片本質(zhì)上是由一個個像素點(diǎn)所組成的。在電腦上查看一張圖片的信息時，有一項(xiàng)信息非常重要，那就是圖片的像素，它表示了這張圖片是由多少個像素點(diǎn)所組成的。

假設(shè)一張圖片的像素為1800X1000，那么就代表了這張圖片每一行由1800個像素點(diǎn)所組成，一共有1000行。

在正常尺寸之下，我們是看不到這些像素點(diǎn)的，但如果我們將圖片不斷放大，這些像素點(diǎn)就會顯現(xiàn)出來，于是圖片就會變得模糊、失真。這就導(dǎo)致了一個問題，那就是圖片的應(yīng)用范圍受限，比如我們繪制了一個企業(yè)LOGO，當(dāng)該企業(yè)想要將這個LOGO應(yīng)用于大型宣傳海報，圖片就會因放大而模糊、失真，所以這些特殊的圖像就要通過特殊的軟件來繪制出“矢量圖”。矢量圖并不是真正意義上的圖片，它是通過直線和曲線來描述一個具體的圖形，這些直線和曲線全部是通過數(shù)學(xué)公式計算獲得的，所以可以將其轉(zhuǎn)化為任意大小的圖片，而不會出現(xiàn)失真的問題。

矢量圖雖然可以解決失真的問題，但本質(zhì)上它并不是真正的圖像，而是一些數(shù)學(xué)公式，但顯微鏡就不同了，它是實(shí)實(shí)在在地放大了物體的影響，卻仍舊不會出現(xiàn)模糊和失真的問題，這是為什么呢？

其實(shí)道理很簡單，顯微鏡下所看到的圖像并不是由像素點(diǎn)所組成的，它是對物體真實(shí)信息的反映，而物體的真實(shí)信息是客觀存在的，所以不存在“失真”的概念。這聽起來有些難懂？那就讓我們來了解一下顯微鏡是如何成像的吧。最早出現(xiàn)的顯微鏡就是光學(xué)顯微鏡，它的放大原理很簡單，就是依靠凸透鏡。

通過凸透鏡的光學(xué)效應(yīng)，可以放大物體的影像，但一塊凸透鏡再怎么“凸”，想要將生物細(xì)胞放大到可見的程度，也是辦不到的，不過沒關(guān)系，一塊不行，就用兩塊。

光學(xué)顯微鏡主要由兩個鏡片組成，一個是物鏡，一個是目鏡，兩塊鏡片都擁有倍數(shù)，于是乘法的魅力在這里就體現(xiàn)了出來。比如一臺顯微鏡的目鏡放大倍數(shù)為10倍，而物鏡的放大倍數(shù)為20倍，那么10乘以20，這臺顯微鏡的放大倍數(shù)就是200倍。所以要提高一臺顯微鏡的放大倍數(shù)，只需要分別提高它的目鏡倍數(shù)和物鏡倍數(shù)就可以了。不過，光學(xué)顯微鏡所放大的影像雖然不會模糊失真，但也不能無限放大。

光學(xué)顯微鏡利用的是可見光，而可見光的波長是有限的，受此制約，光學(xué)顯微鏡最多能夠?qū)⑽矬w的影像放大2000倍，所以使用光學(xué)顯微鏡來觀察生物的細(xì)胞是沒有問題的，但如果想要窺探更加微觀的世界，它就無能為力了。

為了能夠看到比細(xì)胞更小的物質(zhì)，于是人類又發(fā)明了電子顯微鏡。電子顯微鏡要比光學(xué)顯微鏡大得多，它通常由鏡筒、真空裝置和電源柜三部分組成。電子顯微鏡所使用的是磁透鏡，它并不是真正意義上的透鏡，它是通過電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，也就是說電子顯微鏡的放大原理不依靠于可見光，而是用電子束代替了可見光，用磁場替代了光學(xué)透鏡。

由于擺脫了可見光的束縛，所以電子顯微鏡的放大倍數(shù)比光學(xué)顯微鏡提高了1000多倍，也就是說它的放大倍數(shù)可以達(dá)到數(shù)百萬倍，在電子顯微鏡下，細(xì)胞核內(nèi)的DNA將無所遁形。

不過，DNA也只是一種大分子物質(zhì)，并非物質(zhì)的最微觀形態(tài)，我們希望能夠親眼看到單個的原子，于是一種更加強(qiáng)大的顯微鏡出現(xiàn)了，那就是“掃描隧道顯微鏡”。掃描隧道顯微鏡是當(dāng)今世界上放大能力最強(qiáng)的顯微鏡，它利用了量子理論中的隧道效應(yīng)。掃描隧道顯微鏡的放大倍數(shù)超過了3億倍，所以通過這臺龐大的儀器，科學(xué)家們甚至可以觀察和定位單個原子。

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