Qual è la risoluzione limitante dei microscopi ottici?
Nel precedente articolo "Possiamo osservare gli atomi con un microscopio ottico?", SKYLABS ha effettivamente menzionato che non possiamo osservare oggetti di livello atomico con un microscopio ottico. Oggi in questo numero, vi presento nuovamente qual è il limite di risoluzione dei microscopi ottici?
In effetti, il limite di risoluzione dei microscopi ottici fu risolto dal fisico tedesco Abbe nel 1873. Abbe scoprì la formula del limite per la risoluzione dei microscopi ottici attraverso il calcolo e la derivazione, e il limite calcolato da questa formula è anche noto come limite di Abbe.
L'oculare e l'obiettivo utilizzati nei microscopi ottici sono in realtà lenti convesse. Quando la luce passa attraverso una lente convessa, produce un punto arioso. Il punto che vediamo attraverso il microscopio è in realtà un punto luminoso. Se i due punti che devono essere osservati sono molto distanti, possiamo comunque distinguerli. Ma se questi due punti sono molto, molto vicini, così vicini che le due macchie di Airy che producono si sovrappongono, allora non possiamo distinguere se sono due punti, e possiamo vedere solo una massa sfocata. Quindi la dimensione del punto di Airy determina effettivamente il limite di risoluzione del microscopio. A causa di limiti di spazio, Tian Zongjun ha omesso il processo di derivazione qui e ha fornito una formula per la risoluzione di un microscopio ottico, come segue:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: Risoluzione λ: lunghezza d'onda n: indice di rifrazione: angolo di apertura
Dopo una semplice conversione, questa formula è approssimativamente uguale a 1/2 λ, il che significa che mezza lunghezza d'onda è in realtà il limite della risoluzione del microscopio ottico. Le generazioni successive lo definirono il "limite di Abbe".
La lunghezza d'onda della luce viola, che ha la lunghezza d'onda più corta in luce visibile, è di circa 400 nanometri e il limite di Abbe è di circa 200 nanometri. Vale a dire, se la distanza tra due punti raggiunge i 200 nanometri o meno, un microscopio ottico non può distinguere questi due punti, che è il limite di risoluzione di un microscopio ottico.
