Ви знаєте, що в електронний мікроскоп можна «побачити» предмети, які недосяжно малі для оптичного мікроскопа. У розд. 30 (вип. 3) ми обговорювали загальні обмеження будь-якої оптичної системи, спричинені дифракцією на отворі лінзи. Якщо отвір об'єктива видно з джерела під кутом 2θ (фіг. 29.8), то дві сусідні точки, розташовані біля джерела, будуть невиразні, якщо відстань між ними за порядком величини менша за δ≈λ /sinθ
де λ — довжина хвилі світла. Для найкращих оптичних мікроскопів кут θ наближається до теоретичної межі 90°, так що δ приблизно дорівнює λ, або близько 5000 А.
Ті самі обмеження застосовні і до електронного мікроскопа, тільки довжина хвиль у ньому, тобто довжина хвилі електронів з енергією 50 кв, становить 0,05 А. Якби можна було використати об'єктив з отвором близько 30°, то ми були б здатні розрізнити об'єкти завбільшки в 1/5 А. Атоми в молекулах зазвичай розташовані на відстані 1—2 А, отже, тоді цілком можна було б отримувати фотографії молекул. Біологія стала б набагато простішою; ми могли б сфотографувати структуру ДНК. Як би це було чудово! Адже всі сьогоднішні дослідження в молекулярній біології — це спроби визначити структуру складних органічних молекул. Якби ми були здатні їх бачити!
Але, на жаль, найкраща роздільна здатність електронних мікроскопів наближається тільки до 20 А. А все тому, що досі нікому не вдалося побудувати лінзу з великою світлосилою. Усі лінзи страждають на «сферичну аберацію». Це означає ось що: промені, які йдуть під великим кутом до осі, і промені, які йдуть близько до неї, фокусуються в різних точках (фіг. 29.9). За допомогою спеціальної технології виготовляють лінзи для оптичних мікроскопів з мізерно малою сферичною аберацією, але нікому досі не вдалося отримати електронну лінзу, позбавлену сферичної аберації. Можна показати, що для будь-якої електростатичної чи магнітної лінзи описаних нами типів сферична аберація неминуча. Поряд з дифракцією аберація обмежує роздільну здатність електронних мікроскопів її сучасним значенням.Обмеження, про які ми згадували, не стосуються електричних і магнітних полів, які не мають осьової симетрії або не є сталими в часі. Цілком можливо, що одного чудового дня хтось вигадає новий тип електронних лінз, вільних від аберації, властивої простим електронним лінзам. Тоді можна буде безпосередньо фотографувати атоми. Можливо, що колись хімічні сполуки аналізуватимуть просто візуальним спостереженням за розташуванням атомів, а не за кольором якогось осаду!