Wat is zien? - Ik heb een vraag (2020)
Maxim, 16 jaar
In de lessen chemie vroegen we ons af waarom elektronen buiten de grens liggen van "ons" zien. Maar wat is "zien" precies in deze context en waarom lukt het ons niet elektronen waar te nemen, zijn ze dan te snel voor ons "zien"?
"Zien" is eigenlijk een passieve bezigheid : onze ogen zijn geen zenders, die een soort straal uitzenden om de wereld af te tasten. Onze ogen zijn ontvangers . Ze detecteren electromagnetische straling met een golflengte van circa 400 nanometer (blauw licht) tot 700 nanometer (rood licht). Ze vangen deze golven op en concentreren dit licht op het netvlies in ons oog. Daarvan vertrekt een signaal naar onze hersenen en wij ervaren dat signaal als een beeld. Hoe het signaal precies van de ogen naar de hersenen gaat zal je aan een bioloog moeten vragen, dat ligt niet in mijn vakgebied.
Waarom kunnen we geen electronen zien ?
Wel, stel dat je naar een object kijkt, bijvoorbeeld een tafel. De kamer is gevuld met fotonen, lichtdeeltjes (tenzij het donker is) die zich ook als golven gedragen. Als deze lichtdeeltjes tegen de tafel botsen worden ze weerkaatst, en een deel van die weerkaatste fotonengolven komen dan in ons oog terecht. We zien dan die tafel.
Het gaat nu over die weerkaatsing. Een golf zal enkel weerkaatsen tegen een object dat zelf (veel) groter is dan de golflengte van die golf. Als het object kleiner is merkt de straling dat object als het ware niet op, en gaat die golf er gewoon langs.
We plaatsen nu een electron op die tafel. Een electron is veel kleiner dan de golflengte van zichtbaar licht. Je mag dus nog zo veel zichtbaar licht op een electron laten schijnen, het electron zal niets weerkaatsen, en wij zullen het dus ook niet zien. We blijven gewoon dezelfde lege tafel zien.
Het helpt ook niet een soort van gigantische microscoop met superlenzen te gebruiken. Zolang je zichtbaar licht gebruikt (en dat doen onze ogen tenslotte) zal het electron niet zichtbaar zijn, microscoop of niet. Het ligt dus niet aan een tekort aan optische vergroting, het ligt gewoon aan het feit dat een electron veel kleiner is dan de golflengte van zichtbaar licht.