Яка межа роздільної здатності оптичного мікроскопа?
SKYLABS опублікував у попередній статті «Чи можемо ми використовувати оптичний мікроскоп для спостереження за атомами?» «У статті фактично згадувалося, що ми не можемо використовувати оптичні мікроскопи для спостереження за об’єктами на атомному рівні. Сьогодні в цьому номері дозвольте мені представити вам, яка межа роздільної здатності оптичного мікроскопа?
Насправді проблему межі роздільної здатності оптичного мікроскопа відповів німецький фізик Аббе в 1873 році. Аббе відкрив формулу обмеження роздільної здатності оптичного мікроскопа шляхом розрахунків і виведення. Межа, розрахована за цією формулою, також називається межею Аббе.
Окуляри та об’єктиви, які використовуються в оптичних мікроскопах, насправді є опуклими лінзами. Повітряні диски утворюються, коли світло проходить через опуклі лінзи. Точка, яку ми бачимо в мікроскоп, насправді є світловою плямою. Якщо дві точки, які потрібно спостерігати, знаходяться відносно далеко одна від одної, ми все одно можемо їх розрізнити. Але якщо ці дві точки дуже, дуже близько, настільки близько, що два диски Ейрі, які вони створюють, перекриваються, тоді ми не можемо сказати, чи це дві точки, і ми можемо побачити лише розмиття. Тому розмір диска Ейрі фактично визначає межу роздільної здатності мікроскопа. Через обмежений простір містер Тіаньцзун відклав процес виведення тут убік і навів таку формулу роздільної здатності оптичного мікроскопа:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: Роздільна здатність λ: Довжина хвилі n: Показник заломлення : Кут апертури
Після простого перетворення ця формула приблизно дорівнює 1/2 λ, тобто 1/2 довжини хвилі фактично є межею роздільної здатності оптичного мікроскопа, а наступні покоління визначили її як «межу Аббе».
Довжина хвилі фіолетового світла з найкоротшою довжиною хвилі у видимому світлі становить близько 400 нанометрів, а межа Аббе становить близько 200 нанометрів. Тобто, якщо відстань між двома точками менше 200 нанометрів, дві точки не можна розрізнити за допомогою оптичного мікроскопа, що є межею роздільної здатності оптичного мікроскопа.
