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人類使用的各種顯微鏡觀察極限是原子，對尺度極小的原子核和電子還無法觀察。
題主給出的照片是我們實驗中很常見的高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像，上面最多能分辨出原子級的晶格點陣，因為透射電子顯微鏡的分辨率極限就在原子這個量級上。首先要明確原子的尺度是在0.1納米 (nm) 左右，也就是10負十次方米，而原子核的尺度是在fm 量級，也就是10負十五次方米。原子核原子核的尺度相差上萬倍以上。
而一般的光學顯微鏡，由於可見光源波長分佈在400 -700 nm，受到衍射極限的限制，光學顯微鏡分辨率極限只能在幾百nm，即使是價值上百萬的激光共聚焦顯微鏡，我們這裡通常也是用來觀察微米級別的樣品。
在實驗中，對於粉末樣品，想實現原子級別的觀察，通常採用高分辨透射電子顯微鏡，可以通過電子束掃描，直接觀察樣品的形貌和結晶程度，以及通過電子能譜 （EDS）來分析樣品的晶體結構。
對於薄膜樣品，我們也常採用掃描隧道顯微鏡STM 和原子力顯微鏡AFM來進行觀察和測量。STM 是量子隧穿效應的典型應用，可以通過導電樣品和金屬針尖之間的量子隧穿電流成像。通過對觀察區域的掃描，實現各個點的成像，生成樣品表面的三維圖像。而對於絕緣樣品，可以採用原子力顯微鏡AFM，通過對樣品的敲打，利用針尖和樣品之間的作用力成像，可以得到橫向0.1 nm的分辨率。同時STM還可以利用針尖對錶面原子進行操縱和搬運。
以上提到的原子級別的觀察手段，透射電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡一起分享了1986年的諾貝爾物理學獎。以上談到的原子級的觀測儀器，是現代任何一家物理化學和材料實驗室的常用設備了。
量子實驗室，歡迎評論和關注。
量子實驗室
那麼我們看到“原子”的顯微鏡到底是什麼呢？一般情況下我們指的是掃描隧道顯微鏡，又稱STM。要理解掃描隧道顯微鏡看到的到底是什麼，就必須要了解它的工作原理。簡單的說，可以認為STM是一根極其微細的探針，這根探針是能夠傳導電流的，這個電流被稱為“隧穿電流”。電流的強弱與探針與原子的相對位置有關，因此當探針移動的時候，計算機會時時記錄下每一個位置隧穿電流的大小，同時將這些電流值與對應的位置聯繫起來，這樣就能夠獲得一張圖，就像是一張照片一樣，只不過這張照片不是直接拍攝得到的，而是通過一個一個點掃描得到的。
所以嚴格來說，STM獲得的原子圖像並不是真實的圖像，而只是其對應的隧穿電流分佈的圖譜。這當然不是原子核的大小，因為原子核的大小遠遠小於這個圖像中記錄的原子大小。所以其實這個圖像更傾向於接近包含電子概率雲在內的整個原子的大小。
但是要注意的是，這兩者其實並不是一個概念。STM的工作有點像掃雷，探針會標註“這裡有個雷”，“那裡有個雷”，但具體雷的大小，其實是個模糊的概念。
看風景的蝸牛君
答：可以粗略地理解為原子，不是原子核！
光學顯微鏡的觀測是很有限的，電子顯微鏡的觀測極限大約200nm，這個尺度是看不到單個原子的，比如氫原子的直徑大約0.1nm。
目前，唯有隧道掃描顯微鏡和原子力顯微鏡，可以探測到單個原子大小的尺度，兩者原理很相似，只是隧道掃描顯微鏡檢測的是量子隧道效應中電子的流失，原子力顯微鏡檢測的是原子間的相互作用力。
我們從隧道掃描顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）的原理來看，前者是原子層面電子雲間的相互作用，後者是原子層面的相互作用力；所以我們看到顯微鏡下的原子，都是原子層面，而非原子核。
其實從它們的分辨率就能看出來，STM和AFM都是縱向分辨率最高，達到了0.01nm，這正是觀察原子層面所需的分辨率。
而原子核的尺度為0.00001nm，所以STM和AFM都不可能探測到原子核尺度。
有人可能會問，既然顯微鏡無法看到原子核的尺度，科學家又如何知道原子核尺度的呢？
這個其實很容易，原子核的發現就告訴了我們方法，用不帶電的中子，轟擊原子晶體，然後檢測中子碰撞的概率，和被反彈的空間分佈，就能從統計學上去估計原子核的尺度！
艾伯史密斯
這是孔徑光柵顯微鏡拍攝的石墨烯玻片原子視頻，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”。
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孔徑光柵顯微鏡拍原子
理論上，人類永遠無法看到原子，就象永遠無法實現絕對零度一樣。
再說無聊一點，人類至今連什麼是物質都還是眾說紛雲。晶相說、電子說，都還是自說自話，最後玩剪刀石頭布決定。
甚至我們覺得很熟悉的領域，如電流、引力，也是扯淡成分為主，跟原理還隔著幾個光年。如果說原子是北京一環，現有科學水平勉強可以站在天津。
現代科學不是誰更有道理誰說的算，而是權威說了算。權威正好又是科學的敵人，有權威科學就死了。所以，老牛、老愛這些大佬梗了之後，科學至今止步不前。因為大家認這些大佬權威。哪怕我有一萬個理由推翻電流與引力理論，同樣會止於膜拜權威的科學衛道士，如方舟子之流。因為他們眼裡權威就是理，其他一定是偽科學。
在沒有弄懂電子之前，永遠不要試圖理解原子。大約一萬年後，人類也許能弄懂電子。一億年後，說不定就能看到原子。
最後，奉獻給愛好科學的童鞋一句話：不質疑科學，你也配談科學？但是在無法實證之前，姑具相信當前科學。
技術型文盲
原子核如果是個乒乓球大小，那麼原子相當於城市，許多比原子核還小的電子繞著原子核飛。比例相差大多無法同時觀測，通常原子使用掃描隧道顯微鏡觀測，這種顯微鏡是像雷達一樣進行掃描的，不依賴光學。根本無法看清楚其構造，只能知道位置。
結論：平常觀測的一般是原子整列排在一起的圖片，所以既不是原子核和電子也不是原子，是許多個原子。
現在網上的圖片是為了方便學生理解才把圖畫個彩色小球一大堆電子繞著轉的。實際上有顏色就很奇怪了，電子也不會離原子核那麼近。
實際上原子是目前觀測技術上的一個終點站，至於電子和夸克很多都是建立模型和通過質量等等其他方式算出來的，它們就像是站在終點站看遠處的風景，你知道它存在，也知道它有多遠，但沒車帶你過去…
聽裝自來水
首先得弄清楚原子的構成。原子核非常小，其體積只有原子體積的幾千億分之一，然而其質量卻佔整個原子的99.9%以上。這有些像太陽系的構成。不一樣的是在太陽系以外觀察太陽系，看到的是太陽而非九大恆星。
由於原子核及其微小，圍繞其運轉的電子又在做超高速運轉，隨機看上去應該是嚴嚴實實的“電子霧”。因此我認為在顯微鏡下看到的，應該是電子霧。
我是O型血的蝸牛
理論上來說，電子顯微鏡看到的每一個“原子”都是一片空間內所有物質的集合體，類似於我們在夜晚看到天上的星星可能是一個巨大無朋的星系；而某些朋友解釋的看到的是原子的電子雲這一點還存在一定的誤區，因為所謂的原子電子雲是理想狀態下描述單一原子的性狀描述，很多物質特別是金屬類物體內，電子都是一種整體平衡個體隨機的狀態，不是單純從屬於某個原子
光合作用的動物
看到的只是電子雲，是電子圍繞原子核高速旋轉形成的軌跡影像；看不見電子本身，看不見原子內部，更看不見原子核。
紅色星河
太小了，無法直接觀察到，就像你要拍攝的物體比你的相機的單個像素還要小。原子，電子，原子核目前為止只能通過探測它們對別的事物影響形成的特殊現象來推算它們的存在以及運行規律，用計算機模擬形成虛擬圖像。
