為什麼原子分子沒有實物圖，只有模型？

01-29

而且就算有實物圖，應該很難觀察，怎麼畫出的模型圖。
一個原子看不到，那為什麼很多很多個原子就可以被看到了呢？這其中是量的變化。還是什麼原因導致了質變。

什麼都希望能夠以可見光的形式看到，這種想法本身就是不切實際的。

為什麼沒有實物圖

那麼問題來了，什麼是實物？

實物是宏觀世界的一個概念，看得見摸得著的物體。微觀世界是一種不定形的存在啊，看不見摸不著。題主硬將一個世界的概念搞到另一個世界，這樣真的好嗎？

不要試圖什麼都能看得見

可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分，可見光譜沒有精確的範圍；一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400～760nm之間，但還有一些人能夠感知到波長大約在380～780nm之間的電磁波。

一般情況原子分子的尺度是幾個 ? 的量級，也就是零點幾個納米，相比於可見光的波長小了幾個數量級。依照你高中基礎的光學就知道，想看到自然是不可能的事。

當然並不是所有的分子都不可見，大分子比如蛋白質是可見的，但是它的結構依然是不可見的。

雖然我們不能直接看到微觀世界是什麼樣子，但科學家為我們提供了一系列技術手段使得我們能夠間接地觀測微觀世界。比如有TEM、STM、SEM、XRD、AFM等等。

各種電子顯微鏡，那不是看到的真實圖像。那是利用電子與測試樣品的相互作用得到相關數據，然後將數據處理使其可視化，你看到的樣品電鏡圖片那不是真的像，是數據。讓人再一次想起2015安徽省可笑的高考作文題。

　化學課上，我們沒少在紙上畫各種分子結構圖，也沒少聽老師講它們在化學反應中是怎麼變化的，不過，這些示意圖還是滿足不了人們「眼見為實」的心愿。而現在，直接觀測到化學反應中的分子變化也已經成為可能。最近，蘇黎世IBM研究中心的研究者們就在《自然·化學》期刊上發布了他們拍到的化學反應「實況圖」。

圖片來自：Nature Chemistry

因為原子和分子以及其他亞原子粒子都沒有確切的邊界啊……

這是因為德布羅意波的存在，物質都有波粒二象性，理論上是在空間上都有分布的概率波。

正是因為這種與宏觀物質截然不同的性質，我們不可能用宏觀物質百分百的模擬它們的形態……

實物圖

如果是指隧道掃描圖的話，

電子顯微鏡

（超薄玻璃）

。

而且，模型不是據實物圖畫出的，歷史上原子的模型提出是由現有數據加猜想提出模型，再由實驗證明修正。

一開始認為原子是實心的，電子像棗子一樣鑲嵌在原子上，叫棗糕模型

後來出現了歷史上非常有名的實驗

α粒子散射實驗

盧瑟福用阿爾法粒子撞擊金原子，得出原子內部十分空曠。

於是提出了著名的太陽系模型。電子像行星一樣圍繞原子核。

現在由量子力學修正為電子云模型。

模型主要是由實驗數據和物理原理推斷出的。

機械學生，對於原子物理了解少，歡迎專業人士指正。

謝謝。

實際上是有實物圖的，13年的時候有科學家第一次拍到了氫原子的電子結構：

圖來自：Hydrogen Atoms under Magnification: Direct Observation of the Nodal Structure of Stark States

不過原子尺度的照片的確不好拍，主要是尺寸太小，現有的成像技術解析度有限。

我們能看東西靠的是光線，還必須是直線傳播的光線，這樣一般人才能通過明暗分布，頻率分布被大腦分析出形狀和顏色。

光為什麼沿直線傳播？是因為在我們正常感受到的尺寸上不發生衍射，但這還是能發生的，只要條件合適，比如說雙縫干涉，比如說泊松亮斑，這樣出來的光影效果你還能判斷出物體什麼樣嗎？一般人已經不能了，經過訓練的人可以，這就需要經過一次計算了，這樣可以看條紋間距分析干涉情況，計算出厚度、間隙等信息。但這樣，還是宏觀物體級別，只是肉眼和一般測量儀器不能清楚分辨的尺寸罷了。

到了微觀世界，可見光波長範圍在390-780nm，而一個原子多大呢，0.1nm的級別，這個量級相當於什麼，同樣的電磁波，廣播信號，波長範圍幾米到幾百米，它從發射到接收繞過各種建築，樹木，人，甚至山脈，然而你通過接聽收到的信號完全不知道它走得這麼艱辛。所以，你要觀測原子實物，你只會看見一片光亮，原子不會造出任何陰影讓你分辨出它的存在。

那麼怎麼探測原子呢？電子顯微鏡，用的是衍射那樣的原理，根據波粒二象性，粒子也是有波的，並且質量越大波長越小，所以我們目前能操縱的電子，它的波可以到達原子大小的波長量級，就像我們用可見光的衍射分辨微米級別大小一樣，用電子波的干涉條紋，再經過計算，推測出原子的各種信息，所以這哪裡還有實物圖呢？電子的干涉圖像嗎？看不懂→_→，所以就由看懂的人畫一個示意圖給我們普通人看吧。

不光原子這樣的看小，天文觀察的望遠也不是實物圖，原因一樣，看不懂，就是天文觀測只在可見光下，也看不懂，我們看的只是光點，就像黑白電視機沒信號一樣，天文學家為了讓它容易區分，要上色，要標註，簡單舉例，給你一個太陽系實物圖，你會說中間光點是太陽，然後呢，地球呢，火星呢，怎麼一片黑，在哪？給一個局部放大圖，你也適應了它們是光點的事實，但你還是受不了，軌道圈呢？更不用說其它波段的觀測圖了，科學家也看不見，需要經過一次處理讓他們看懂，再處理才能讓我們看懂。更實際的，紅外成像，彩超，實際圖怎麼會有顏色啊，實際圖應該是任何人看見都是一片空白，對不起，這不是人眼服務區，是感測原件感受照射量，這個照射量的圖專業人士就能看懂了，但一般人還是看不懂，所以再給它上色，於是我們勉強能看懂了。

對比我們要探知的世界，我們人類的硬體弱爆了，不要糾結實物圖了，原子的那隻能算原始資料，用來計算的，不是用來看的。能看的實物圖，需要尺寸遠大於可見光波長，數量，億前面再加一堆一眼看不出來數量的0吧。

謝邀，不知道你怎麼看電子顯微鏡拍到的照片。我覺得那個也算實物圖，但是單個原子是不能確定位置的。而許多個原子放一起。之間的各種作用力，運動的限制就有了。就容易看到了。

體現物質化學性質的最小的單位是分子，單個分子也有具有性質。不是質變，是原子之間的作用力。

正在做實驗，看到了這個問題。

我正在用掃描隧道電鏡掃C60分子，圖中每一個亮點代表一個分子。

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24/03/2017 更新

那些比較大的亮點是雜質。

其實當我們把sample冷卻到50K以下的時候，如果掃描探針（W 鎢）足夠尖，尖到頂端只有一個W原子的時候，我們就能看到C60分子的一個面的結構，再根據理論模型，就能推斷出是哪一個面。C60分子常溫下是不停的旋轉，所以我們拍出來的只是一個亮點，再加上探針不夠好，噪音比較多，影響最終的成像。其實最終成像是根據所測到的隧穿電流大小成像，而隧穿電流又跟所施加的偏壓和所測的樣品的band gap有關。

C60分子模型

C60分子幾個旋轉方向：

在Si(111)-7×7表面，不同的接觸角度下，拍攝出的C60分子照片，

有實物圖，事實上不僅原子有，電子也有，磁場也有，暗物質也有，可惜你們身為人類只能通過眼睛接收可見光波段的信息，而且竟然還用一種落後的感光紙片或者點陣式顯示器來承載信息（無奈）。無法欣賞這些實物圖了

我最近用的試樣。硅001面的掃描隧道顯微鏡的圖。裡面的一個點是大概兩個原子。

這是孔徑光柵顯微鏡拍攝的蔥葉玻片原子視頻，孔徑光柵顯微鏡分辨原子它與隧道掃描顯微鏡探測原子的探針差不多，只不過把探針換成直射的光線來照射樣本表面，這是原理不同，一個「隧穿效應」，另一個「原子光譜效應」。

原子光譜是由原子中的電子在能量變化時所發射或吸收的一系列波長的光所組成的光譜；又分發射光譜和吸收光譜。原子中的電子可處於許多不同的運動狀態，每一狀態都具有一定能量，在一定條件下，分布在各個能級上的原子數是一定的，大多數原子都處於能量最低的狀態，即基態，許多原子可以由能量較低的狀態躍遷到能量較高的狀態，這稱為激發態。當一束白光照射（激發光）在樣本表面時，則物質中的原子將吸收其中某些頻率的光而從低能級躍遷到高能級，樣本表面從基態躍遷到激發態，不斷地激發原子中的電子躍遷，從而發光形成原子光譜，再經過孔徑光柵成像。

原子光譜給出了原子中的能級分布，能級間的躍遷幾率大小的信息，是原子結構的反映，是由結構決定的。光譜與結構之間存在著一一對應的內在聯繫。原子光譜是研究原子結構的重要方法，也可用來進行定性、定量分析。通過觀察樣本表面，原子的電子是空心圓形的波，原子核像實心球。原子中電子就像平靜水面丟個石子，泛起漣漪，原子中的電子就水波紋一樣以小促大向四周做無窮大運動。當高能量激發態可以躍遷到較低能態而發射光子，反之，較低能態可以吸收光子躍遷到較高激發態，發射或吸收光子的各頻率構成發射譜或吸收譜，也促使原子中的電子運動狀態不斷發生變化，周而復始。豆腐玻片原子視頻

你以為你看到了物質，其實你只是收到了光。

(還只有很少的一部分)

然後你又想看見「原子」，可是你的儀器檢出限不行啊。

我們能看到實物的東西，肯定大於我們可見光的波長。（什麼原理自己去百度）

原子分子符合這個條件嗎

有實物圖

原子力顯微鏡

高分辨透射

有電子顯微鏡拍的電子云。根據測不準原則只能這樣了。

這是透射電子顯微鏡觀察到的MoN晶體結構，上面的小圓點就是原子的成像，右上角還有大圖。實際上這樣的圖也是電子成像，並不是真實的原子，但原子尺度與可見光波長比較接近，就不可能在可見光下看到原子了。從這個角度來講，我們看不到任何物體，我們的視覺，僅僅是物體反射的光落在視網膜上形成的。。

圖片來源:Chem. Sci. 2014 5 4615

猜想，推測，實驗，數據，驗證，總結。