Mối quan hệ giữa độ phóng đại tổng và độ phân giải của gương dầu vi sinh
Vật kính của kính hiển vi được sử dụng trong nghiên cứu vi sinh thường là vật kính có độ phóng đại thấp dầu (10 x), vật kính có độ phóng đại cao (40 x) và thấu kính dầu (10 0 x). Ngoài ra còn có chữ "OI" (ngâm dầu) cho biết đây là loại có độ phóng đại cao nhất trong số ba loại. Tùy theo việc sử dụng thị kính có độ phóng đại khác nhau, vật thể được kiểm tra có thể được phóng đại lên 1000-1600 lần. Khi sử dụng, điểm khác biệt giữa thấu kính dầu và các thấu kính vật kính khác là không có một lớp không khí giữa vật kính và vật kính mà là một lớp dầu, được gọi là hệ thống ngâm dầu. Loại dầu này thường sử dụng dầu tuyết tùng vì chiết suất của nó là n=1.52, giống như thủy tinh. Khi ánh sáng đi qua một tấm kính, nó có thể đi thẳng vào vật kính qua dầu tuyết tùng mà không bị khúc xạ. Nếu môi trường giữa phiến kính và vật kính là không khí thì gọi là hệ khô. Khi ánh sáng đi qua tấm kính, nó sẽ bị tán xạ do khúc xạ và lượng ánh sáng đi vào thấu kính vật kính giảm đi rõ ràng, điều này làm giảm độ chiếu sáng của trường nhìn. Việc sử dụng gương dầu không chỉ có thể tăng độ chiếu sáng mà còn chủ yếu tăng khẩu độ số, vì hiệu suất phóng đại của kính hiển vi được xác định bởi khẩu độ số của nó. Cái gọi là khẩu độ số dùng để chỉ tích của một nửa sin của góc tối đa mà tại đó ánh sáng chiếu vào thấu kính vật kính (được gọi là góc khẩu độ) nhân với chiết suất của môi trường giữa phiến kính và thấu kính vật kính . Nó có thể được biểu thị bằng công thức sau: NA=nx sin , trong đó NA=khẩu độ số; chiết suất N{9}}của môi trường; A{{10}}một nửa góc tới tối đa, tức là một nửa góc khẩu độ. Do đó, góc chiếu ánh sáng lên vật kính càng lớn thì hiệu suất của kính hiển vi càng lớn và độ lớn của góc này được xác định bởi đường kính và tiêu cự của vật kính. Trong khi đó, giới hạn lý thuyết của a là 90.. sin90.＝1, Do đó, khi sử dụng không khí làm môi trường (n=1), khẩu độ số không thể vượt quá 1. Ví dụ: khi sử dụng nhựa đường làm môi trường, n tăng và khẩu độ số của nó cũng tăng. Nếu góc tới của ánh sáng là 120o và một nửa sin của nó là sin6{{60}o=0.87, thì: khi sử dụng không khí làm môi trường: NA =1 x 0.87=0.87, khi sử dụng nước làm môi trường: NA=1.33 x 0.87=1.15, khi sử dụng nhựa đường làm môi trường: NA =1.52 x 0.87=1.32. Độ phân giải của kính hiển vi đề cập đến khả năng phân biệt khoảng cách tối thiểu giữa hai điểm. Nó tỷ lệ thuận với khẩu độ số của vật kính và tỷ lệ nghịch với độ dài bước sóng. Do đó, khẩu độ số của vật kính càng lớn thì bước sóng của sóng ánh sáng càng ngắn và độ phân giải của kính hiển vi càng lớn. Các cấu trúc mịn hơn của đối tượng đang được thử nghiệm cũng có thể được phân biệt rõ ràng. Do đó, độ phân giải cao có nghĩa là khoảng cách có thể phân biệt nhỏ và hai yếu tố này tỷ lệ nghịch với nhau. Một số người thường gọi độ phân giải là số micromet hoặc nanomet, điều này thực sự gây nhầm lẫn giữa độ phân giải và khoảng cách phân giải tối thiểu. Độ phân giải của kính hiển vi được biểu thị bằng khoảng cách tối thiểu có thể phân giải được. Khoảng cách tối thiểu giữa hai điểm có thể phân biệt được là λ/2NA. Trong công thức, bước sóng λ=của sóng ánh sáng và độ dài trung bình của sóng ánh sáng mà mắt thường có thể cảm nhận được là 0,55 μm. Nếu sử dụng vật kính công suất cao có khẩu độ số 0,65, nó có thể phân biệt khoảng cách giữa hai điểm là 0,42 μ m. Tuy nhiên, không thể phân biệt được khoảng cách giữa hai điểm dưới 0,42 μm, ngay cả với thị kính có độ phóng đại lớn hơn, tổng độ phóng đại của kính hiển vi vẫn không thể phân biệt được. Chỉ bằng cách sử dụng vật kính lớn hơn với khẩu độ số lớn hơn thì độ phân giải của chúng mới có thể tăng lên. Ví dụ: khi sử dụng gương dầu có khẩu độ số 1,25, khoảng cách tối thiểu giữa hai điểm có thể phân biệt được là 0,55/(2 x 1,25)=0,22 μm. Do đó, chúng ta có thể thấy rằng nếu sử dụng vật kính công suất cao có độ phóng đại 40 lần (NA=0.65) và thị kính có độ phóng đại 24 lần, mặc dù tổng độ phóng đại là 960 lần, nhưng mức tối thiểu là khoảng cách phân giải chỉ là 0,42 μm. Nếu sử dụng gương dầu có độ phóng đại 90 lần (NA=1.25) và thị kính có độ phóng đại 9 lần, mặc dù tổng độ phóng đại là 810 lần nhưng vẫn có thể phân biệt được khoảng cách 0,22 μ m.
