Giới hạn độ phân giải của kính hiển vi quang học là gì?
SKYLABS đã đăng bài trước "Liệu chúng ta có thể sử dụng kính hiển vi quang học để quan sát nguyên tử?" "Thực tế bài báo đã đề cập rằng chúng ta không thể sử dụng kính hiển vi quang học để quan sát các vật thể ở cấp độ nguyên tử. Hôm nay trong số báo này, tôi xin giới thiệu với các bạn giới hạn phân giải của kính hiển vi quang học là gì?
Trên thực tế, vấn đề về giới hạn độ phân giải của kính hiển vi quang học đã được nhà vật lý người Đức Abbe giải đáp vào năm 1873. Abbe đã khám phá ra công thức giới hạn độ phân giải của kính hiển vi quang học thông qua tính toán và đạo hàm. Giới hạn tính theo công thức này còn được gọi là giới hạn Abbe.
Thị kính và vật kính dùng trong kính hiển vi quang học thực chất là thấu kính hội tụ. Các đĩa thoáng khí được tạo ra khi ánh sáng đi qua các thấu kính lồi. Một điểm chúng ta nhìn thấy qua kính hiển vi thực sự là một điểm sáng. Nếu hai điểm cần quan sát cách nhau tương đối xa thì ta vẫn phân biệt được. Nhưng nếu hai điểm này rất, rất gần, gần đến mức hai đĩa Airy do chúng tạo ra chồng lên nhau, thì chúng ta không thể biết đó có phải là hai điểm hay không và chúng ta chỉ có thể thấy một vệt mờ. Do đó, kích thước của đĩa Airy thực sự quyết định giới hạn độ phân giải của kính hiển vi. Do không gian có hạn, anh Tianzong tạm gác quy trình đạo hàm ở đây và đưa ra công thức tính độ phân giải của kính hiển vi quang học, như sau:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: Độ phân giải λ: Bước sóng n: Chỉ số khúc xạ : Góc khẩu độ
Sau khi chuyển đổi đơn giản, công thức này xấp xỉ bằng 1/2 λ, nghĩa là 1/2 bước sóng thực sự là giới hạn của độ phân giải của kính hiển vi quang học và các thế hệ sau định nghĩa nó là "giới hạn của Abbe".
Bước sóng của ánh sáng tím có bước sóng ngắn nhất trong ánh sáng khả kiến là khoảng 400 nanomet và giới hạn Abbe là khoảng 200 nanomet. Điều đó có nghĩa là, nếu khoảng cách giữa hai điểm nhỏ hơn 200 nanomet thì kính hiển vi quang học không thể phân biệt được hai điểm đó, đây là giới hạn độ phân giải của kính hiển vi quang học.
