Hvad er den begrænsende opløsning af et optisk mikroskop?
SKYLABS har faktisk talt om, at vi ikke kan observere atomer med et optisk mikroskop i sin tidligere artikel "Kan vi observere atomer med et optisk mikroskop?". I den tidligere artikel "Kan vi observere atomer med et optisk mikroskop?", talte SKYLABS om, at vi ikke kan bruge optiske mikroskoper til at observere objekter på atomniveau. I dag, i dette nummer, vil vi gerne introducere, hvad er opløsningsgrænsen for optisk mikroskop?
Faktisk blev spørgsmålet om opløsningsgrænsen for optisk mikroskop besvaret af den tyske fysiker Abbe i 1873. Abbey opdagede opløsningsgrænseformlen for optisk mikroskop gennem beregning og deduktion, og grænsen beregnet med denne formel kaldes også Abbeys grænse.
Okularerne og objektivlinserne, der bruges i optiske mikroskoper, er faktisk konvekse linser, og lys, der passerer gennem en konveks linse, producerer en luftig plet, og et punkt, som vi ser gennem et mikroskop, er faktisk en lysplet. Hvis de to punkter, der skal observeres, er langt væk, kan vi stadig skelne dem. Men hvis de to punkter er meget, meget tæt på hinanden, så tæt på, at de to luftige pletter, de producerer, overlapper hinanden, så kan vi ikke se, om de er to punkter eller ej, og vi kan kun se en sløret masse. Så størrelsen af den luftige plet bestemmer faktisk mikroskopets opløsningsgrænse. På grund af den begrænsede plads lagde Tianzhong Jun her afledningsprocessen til side og giver en formel for opløsning af optisk mikroskop som følger:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: opløsning λ: bølgelængde n: brydningsindeks: blændevinkel
Denne formel og derefter efter en simpel konvertering er lig med ca. 1/2 λ, det vil sige, halvdelen af en bølgelængde er faktisk grænsen for optisk mikroskopopløsning, senere defineret som "Abbe-grænse".
Den korteste bølgelængde af violet lys i synligt lys er omkring 400 nanometer, Abbe-grænsen er omkring 200 nanometer. Det vil sige, at hvis afstanden mellem to punkter når 200 nanometer eller mindre, så vil det optiske mikroskop ikke være i stand til at skelne disse to punkter, som er opløsningsgrænsen for det optiske mikroskop.
