Jaka jest teoretyczna granica powiększenia mikroskopu optycznego?
Granica rozdzielczości mikroskopu optycznego wynosi około 0,2 mikrona, co odpowiada powiększeniu od 1500 do 2000 razy; aby uzyskać większe powiększenie, należy użyć mikroskopu elektronowego lub skaningowego mikroskopu tunelowego.
Szkło powiększające może ponownie skupić światło, aby uzyskać efekt powiększenia, a połączenie szkła powiększającego może uzyskać mikroskop optyczny; granica mikroskopu optycznego jest ograniczona długością fali i niemożliwe jest powiększanie w nieskończoność.
Ogólnie rzecz biorąc, granica rozdzielczości mikroskopu optycznego przy ustalonej długości fali wynosi połowę długości fali światła, a długość fali światła widzialnego wynosi od 400 do 760 nm, więc granica rozdzielczości mikroskop optyczny to 200 nm (0,2 mikrona). Obiektów mniejszych niż 0,2 mikrona nie można rozdzielić za pomocą mikroskopu optycznego, podobnie jak rozdzielczość dotykowa ludzkiej dłoni nie może przekroczyć niewielkiej odległości między komórkami dotykowymi.
Powiększenie to subiektywne stwierdzenie. Definiuje się ją jako stosunek wielkości przedmiotu widzianego przez ludzkie oko do rzeczywistej wielkości, gdy odległość fotopowa wynosi 25 cm. Rozdzielczość mikroskopu optycznego 0,2 mikrona jest równoważna powiększeniu 1500~2000 razy, co wystarcza nam do zrozumienia ogólnej struktury komórek.
Większe powiększenie można osiągnąć, jeśli użyjemy fal elektromagnetycznych o krótszych długościach fal, ale wykracza to poza zakres długości fal światła widzialnego; w 1931 roku brytyjski fizyk Luska wynalazł mikroskop elektronowy, oparty na zasadzie dualizmu falowo-cząsteczkowego, wiązka elektronów ma krótszą długość fali de Broglie'a, dzięki czemu może osiągnąć mniejszą rozdzielczość.
Napięcie przyspieszające elektrony odpowiada jego własnej długości fali. Gdy napięcie wynosi 100 kV, długość fali wiązki elektronów wynosi około 0,004 nm (rzeczywista rozdzielczość może osiągnąć tylko 0,2 nm), co jest również znacznie mniejsze niż długość fali światła widzialnego, więc granica rozdzielczości mikroskopu elektronowego jest bardzo duża. Mikroskop ultraoptyczny może osiągnąć powiększenie 3 miliony razy i może rozróżnić małe obiekty, takie jak wirusy, mitochondria i DNA.
