Яка гранична роздільна здатність оптичного мікроскопа?
SKYLABS фактично говорив про те, що ми не можемо спостерігати атоми за допомогою оптичного мікроскопа, у попередній статті «Чи можемо ми спостерігати атоми за допомогою оптичного мікроскопа?». У попередній статті «Чи можемо ми спостерігати за атомами за допомогою оптичного мікроскопа?» SKYLABS говорив про те, що ми не можемо використовувати оптичні мікроскопи для спостереження об’єктів на атомному рівні. Сьогодні в цьому випуску ми хотіли б представити, яка межа роздільної здатності оптичного мікроскопа?
Насправді на питання про межу роздільної здатності оптичного мікроскопа відповів німецький фізик Аббе в 1873 році. Еббі відкрив формулу межі роздільної здатності оптичного мікроскопа шляхом розрахунків і дедукцій, і межа, обчислена за цією формулою, також називається межею Аббе.
Окуляри та лінзи об’єктивів, які використовуються в оптичних мікроскопах, насправді є опуклими лінзами, і світло, що проходить через опуклу лінзу, створює пляму Ейрі, а точка, яку ми бачимо в мікроскоп, насправді є світловою плямою. Якщо дві точки, які потрібно спостерігати, знаходяться далеко, ми все ще можемо їх розрізнити. Але якщо дві точки знаходяться дуже, дуже близько одна до одної, так близько, що дві плями Ейрі, які вони створюють, перекриваються, тоді ми не можемо сказати, чи є це дві точки чи ні, і ми можемо побачити лише розмиту масу. Отже, розмір плями Ейрі фактично визначає межу роздільної здатності мікроскопа. Через обмежений простір Тіанчжун Цзюнь тут відклав процес визначення та навів наступну формулу для роздільної здатності оптичного мікроскопа:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: роздільна здатність λ: довжина хвилі n: показник заломлення: кут апертури
Ця формула, а потім після простого перетворення дорівнює приблизно 1/2 λ, тобто половина довжини хвилі фактично є межею роздільної здатності оптичного мікроскопа, пізніше визначеною як «межа Аббе».
Найкоротша довжина хвилі фіолетового світла у видимому світлі становить близько 400 нанометрів, межа Аббе становить близько 200 нанометрів. Тобто, якщо відстань між двома точками досягає 200 нанометрів або менше, то оптичний мікроскоп не зможе розрізнити ці дві точки, що є межею роздільної здатності оптичного мікроскопа.
