Jaka jest graniczna rozdzielczość mikroskopu optycznego?
SKYLABS wspominał już o tym, że nie możemy obserwować atomów za pomocą mikroskopu optycznego w swoim poprzednim artykule „Czy możemy obserwować atomy za pomocą mikroskopu optycznego?”. W poprzednim artykule „Czy możemy obserwować atomy za pomocą mikroskopu optycznego?” SKYLABS mówił o tym, że nie możemy używać mikroskopów optycznych do obserwacji obiektów na poziomie atomowym. Dziś w tym numerze chcielibyśmy przybliżyć Państwu jaka jest granica rozdzielczości mikroskopu optycznego?
Tak naprawdę na pytanie o granicę rozdzielczości mikroskopu optycznego odpowiedział niemiecki fizyk Abbe w 1873 roku. Abbey odkrył wzór na granicę rozdzielczości mikroskopu optycznego poprzez obliczenia i dedukcję, a granica obliczona za pomocą tego wzoru jest również nazywana granicą Abbey'a.
Okulary i soczewki obiektywowe stosowane w mikroskopach optycznych są w rzeczywistości soczewkami wypukłymi, a światło przechodzące przez soczewkę wypukłą tworzy plamkę Airy'ego, a punkt, który widzimy przez mikroskop, jest w rzeczywistości plamką świetlną. Jeśli dwa punkty, które należy obserwować, są daleko od siebie, nadal możemy je rozróżnić. Ale jeśli te dwa punkty są bardzo, bardzo blisko siebie, tak blisko, że dwie utworzone przez nie plamki Airy'ego nakładają się na siebie, wtedy nie możemy stwierdzić, czy są to dwa punkty, czy nie, i widzimy jedynie rozmazaną masę. Zatem rozmiar plamki Airy'ego faktycznie określa granicę rozdzielczości mikroskopu. Ze względu na ograniczoną przestrzeń Tianzhong Jun odłożył tutaj proces wyprowadzania i podał następujący wzór na rozdzielczość mikroskopu optycznego:
δ=0,61λ/(nSin )
δ: rozdzielczość λ: długość fali n: współczynnik załamania światła: kąt apertury
Wzór ten i następnie po prostym przeliczeniu wynosi około 1/2 λ, czyli połowa długości fali to właściwie granica rozdzielczości mikroskopu optycznego, zdefiniowana później jako „granica Abbego”.
Najkrótsza długość fali światła fioletowego w świetle widzialnym wynosi około 400 nanometrów, granica Abbego wynosi około 200 nanometrów. Oznacza to, że jeśli odległość między dwoma punktami osiągnie 200 nanometrów lub mniej, wówczas mikroskop optyczny nie będzie w stanie rozróżnić tych dwóch punktów, co stanowi granicę rozdzielczości mikroskopu optycznego.
