Vad är den teoretiska gränsen för förstoring för ett optiskt mikroskop?
Upplösningsgränsen för ett optiskt mikroskop är cirka 0,2 mikron, vilket motsvarar en förstoring på 1500 till 2000 gånger; för att uppnå en större förstoring måste ett elektronmikroskop eller ett tunnelskanningsmikroskop användas.
Förstoringsglaset kan omfokusera ljuset för att uppnå förstoringseffekten, och kombinationen av förstoringsglaset kan erhålla ett optiskt mikroskop; gränsen för det optiska mikroskopet begränsas av våglängden, och det är omöjligt att förstora oändligt.
I allmänhet är upplösningsgränsen för ett optiskt mikroskop vid en fast våglängd hälften av ljusets våglängd, och våglängden för synligt ljus är mellan 400 och 760 nm, så upplösningsgränsen för ett optiskt mikroskop är 200 nm (0,2 mikron). Föremål som är mindre än 0,2 mikron kan inte lösas upp med ett optiskt mikroskop, precis som den taktila upplösningen hos en mänsklig hand inte kan överstiga det lilla avståndet mellan taktila celler.
Förstoringen är ett subjektivt uttalande. Det definieras som förhållandet mellan storleken på föremålet som ses av det mänskliga ögat och den faktiska storleken när det fotopiska avståndet är 25 cm. Upplösningen för ett optiskt mikroskop på 0,2 mikron motsvarar en förstoring på 1500~2000 gånger, vilket räcker för att vi ska kunna se Förstå strukturen hos allmänna celler.
Större förstoring kan uppnås om vi använder elektromagnetiska vågor med kortare våglängder, men detta ligger utanför våglängdsområdet för synligt ljus; 1931 uppfann den brittiske fysikern Luska elektronmikroskopet, baserat på principen om våg-partikeldualitet, elektronstrålen har en kortare de Broglie-våglängd, så den kan uppnå en mindre upplösning.
Den accelererande spänningen hos elektroner motsvarar dess egen våglängd. När spänningen är 100 kV är våglängden på elektronstrålen cirka 0,004 nm (den faktiska upplösningen kan bara nå 0,2 nm), vilket också är mycket mindre än våglängden för synligt ljus, så upplösningsgränsen för elektronmikroskopet är långt. Det ultraoptiska mikroskopet kan uppnå en förstoring på 3 miljoner gånger och kan särskilja små föremål som virus, mitokondrier och DNA.
