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1905年,阿尔伯特·爱因斯坦发表对于光电效应的众多实验数据给出解释。爱因斯坦主张,光束是由一群离散的(现称为光子)组成,而不是连续性波动。假若光子的频率大于某极限频率,则该光子拥有足够能量来使得金属表面的电子逃逸,产生光电效应。这个重要发现展开了物理的大门。
在经典力学的框架之下,行星轨道模型有一个严重的问题不能解释:呈加速度运动的电子会产生电磁波,而产生电磁波就要消耗能量;终,耗尽能量的电子将会一头撞上原子核(就像能量耗尽的人造终会进入地球大气层)。于1913年,尼尔斯·玻尔提出了玻尔模型。
穿透过的电子再用透镜投影于底片或电荷耦合元件。扫描电子显微镜用聚焦的电子束扫描过样品,就好像在显示机内的光栅扫描。这两种电子显微镜的放大率可从100倍到1 000 000倍甚至更高。应用隧穿效应,扫描隧道显微镜将电子从尖锐的金属针尖隧穿至样品表面。为了要维持稳定的电流,针尖会随着样品表面的高低而移动,这样即可得到分辨率为原子尺寸的样本表面影像。
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