Vilken är den begränsande upplösningen för ett optiskt mikroskop?
SKYLABS har faktiskt pratat om att vi inte kan observera atomer med ett optiskt mikroskop i sin tidigare artikel "Kan vi observera atomer med ett optiskt mikroskop?". I den tidigare artikeln "Can We Observe Atoms with an Optical Microscope?", pratade SKYLABS om att vi inte kan använda optiska mikroskop för att observera objekt på atomnivå. Idag, i det här numret, skulle vi vilja presentera vad är upplösningsgränsen för optiskt mikroskop?
Faktum är att frågan om upplösningsgränsen för optiskt mikroskop besvarades av den tyske fysikern Abbe 1873. Abbey upptäckte upplösningsgränsformeln för optiskt mikroskop genom beräkning och deduktion, och gränsen som beräknas med denna formel kallas också Abbeys gräns.
Okularen och objektivlinserna som används i optiska mikroskop är faktiskt konvexa linser, och ljus som passerar genom en konvex lins producerar en luftig fläck, och en punkt som vi ser genom ett mikroskop är faktiskt en ljusfläck. Om de två punkterna som ska observeras är långt borta kan vi fortfarande skilja dem åt. Men om de två punkterna är väldigt, väldigt nära varandra, så nära att de två luftiga fläckarna de producerar överlappar varandra, så kan vi inte säga om de är två punkter eller inte, och vi kan bara se en suddig massa. Så storleken på den luftiga fläcken bestämmer faktiskt upplösningsgränsen för mikroskopet. På grund av det begränsade utrymmet lägger Tianzhong Jun här avledningsprocessen åt sidan och ger en formel för upplösningen av optiskt mikroskop enligt följande:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: upplösning λ: våglängd n: brytningsindex: bländarvinkel
Denna formel och sedan efter en enkel omvandling är lika med cirka 1/2 λ, det vill säga, hälften av en våglängd är faktiskt gränsen för optiskt mikroskops upplösning, senare definierad som "Abbe limit".
Den kortaste våglängden för violett ljus i synligt ljus är cirka 400 nanometer, Abbe-gränsen är cirka 200 nanometer. Det vill säga, om avståndet mellan två punkter når 200 nanometer eller mindre, så kommer det optiska mikroskopet inte att kunna särskilja dessa två punkter, vilket är upplösningsgränsen för det optiska mikroskopet.
