Aký je limit rozlíšenia optických mikroskopov?
V predchádzajúcom článku „Môžeme pozorovať atómy optickým mikroskopom?“, Skylabs skutočne uviedol, že nemôžeme pozorovať objekty atómovej úrovne s optickým mikroskopom. Dnes vám v tomto čísle predstavím znova, aký je limit rozlíšenia optických mikroskopov?
V skutočnosti bol limit rozlíšenia optických mikroskopov vyriešený nemeckým fyzikom Abbe v roku 1873. Abbe objavil limitný vzorec pre rozlíšenie optických mikroskopov výpočtom a odvodením a limit vypočítaný týmto vzorcom je známy aj ako limit Abbe.
Ovyka a objektív používaný v optických mikroskopách sú v skutočnosti konvexné šošovky. Keď svetlo prechádza konvexnou šošovkou, vytvára vzdušné miesto. Bod, ktorý vidíme cez mikroskop, je v skutočnosti ľahké miesto. Ak sú dva body, ktoré je potrebné pozorovať, ďaleko od seba, stále ich môžeme rozlíšiť. Ale ak sú tieto dva body veľmi, veľmi blízko, tak blízko, že dve vzdušné škvrny, ktoré vytvárajú prekrývanie, nemôžeme rozlíšiť, či sú to dva body, a môžeme vidieť iba rozmazanú hmotu. Takže veľkosť vzdušného miesta v skutočnosti určuje limit rozlíšenia mikroskopu. Z dôvodu priestorových obmedzení tu Tian Zongjun vynechal proces odvodenia a poskytol vzorec na rozlíšenie optického mikroskopu takto:
Δ =0. 61λ/(nsin)
δ: rozlíšenie λ: vlnová dĺžka N: Index lomu: uhol clony
Po jednoduchej konverzii je tento vzorec približne rovný 1/2 λ, čo znamená, že polovica vlnovej dĺžky je v skutočnosti limitom rozlíšenia optického mikroskopu. Neskoršie generácie ho definovali ako „limit Abbe“.
Vlnová dĺžka fialového svetla, ktorá má najkratšiu vlnovú dĺžku vo viditeľnom svetle, je asi 400 nanometrov a limit Abbe je asi 200 nanometrov. To znamená, že ak vzdialenosť medzi dvoma bodmi dosiahne 200 nanometrov alebo menej, optický mikroskop nemôže rozlíšiť tieto dva body, čo je limit rozlíšenia optického mikroskopu.
