Hva er den begrensende oppløsningen til et optisk mikroskop?
SKYLABS har faktisk snakket om at vi ikke kan observere atomer med et optisk mikroskop i sin forrige artikkel «Kan vi observere atomer med et optisk mikroskop?». I forrige artikkel «Can We Observe Atoms with an Optical Microscope?» snakket SKYLABS om at vi ikke kan bruke optiske mikroskoper til å observere objekter på atomnivå. I dag, i denne utgaven, ønsker vi å introdusere hva er oppløsningsgrensen for optisk mikroskop?
Faktisk ble spørsmålet om oppløsningsgrensen for optisk mikroskop besvart av den tyske fysikeren Abbe i 1873. Abbey oppdaget oppløsningsgrenseformelen til optisk mikroskop gjennom beregning og deduksjon, og grensen som beregnes med denne formelen kalles også Abbeys grense.
Okularene og objektivlinsene som brukes i optiske mikroskoper er faktisk konvekse linser, og lys som passerer gjennom en konveks linse produserer en luftig flekk, og et punkt som vi ser gjennom et mikroskop er faktisk en lysflekk. Hvis de to punktene som skal observeres er langt unna, kan vi fortsatt skille dem. Men hvis de to punktene er veldig, veldig nær hverandre, så nærme at de to luftige flekkene de produserer overlapper hverandre, så kan vi ikke si om de er to punkter eller ikke, og vi kan bare se en uskarp masse. Så størrelsen på det luftige punktet bestemmer faktisk oppløsningsgrensen til mikroskopet. På grunn av den begrensede plassen legger Tianzhong Jun her avledningsprosessen til side og gir en formel for oppløsningen av optisk mikroskop som følger:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: oppløsning λ: bølgelengde n: brytningsindeks: blendervinkel
Denne formelen og deretter etter en enkel konvertering er lik omtrent 1/2 λ, det vil si at halvparten av en bølgelengde er faktisk grensen for optisk mikroskopoppløsning, senere definert som "Abbe-grense".
Den korteste bølgelengden til fiolett lys i synlig lys er omtrent 400 nanometer, Abbe-grensen er omtrent 200 nanometer. Det vil si at hvis avstanden mellom to punkter når 200 nanometer eller mindre, vil ikke det optiske mikroskopet kunne skille disse to punktene, som er oppløsningsgrensen for det optiske mikroskopet.
