محدودیت وضوح میکروسکوپ نوری چیست؟
در مقاله قبلی "آیا می توانیم اتم هایی با میکروسکوپ نوری مشاهده کنیم؟" ، Skylabs در واقع خاطرنشان کرد که ما نمی توانیم اشیاء سطح اتمی را با میکروسکوپ نوری مشاهده کنیم. امروز در این شماره ، من دوباره به شما معرفی می کنم حد وضوح میکروسکوپ های نوری چقدر است؟
در حقیقت ، حد وضوح میکروسکوپ های نوری توسط فیزیکدان آلمانی ABBE در سال 1873 حل شد. ABBE فرمول محدود برای وضوح میکروسکوپ های نوری را از طریق محاسبه و مشتق کشف کرد و حد محاسبه شده توسط این فرمول نیز به عنوان حد ABBE شناخته می شود.
چشم و هدف مورد استفاده در میکروسکوپ های نوری در واقع لنزهای محدب هستند. هنگامی که نور از طریق لنز محدب عبور می کند ، یک نقطه هوایی تولید می کند. نکته ای که از طریق میکروسکوپ می بینیم در واقع یک نقطه سبک است. اگر دو نکته ای که باید مشاهده شود بسیار از هم فاصله دارند ، ما هنوز هم می توانیم آنها را متمایز کنیم. اما اگر این دو نقطه بسیار نزدیک باشند ، آنقدر نزدیک که دو نقطه هوایی که تولید می کنند با هم همپوشانی دارند ، نمی توانیم تشخیص دهیم که آیا آنها دو نقطه هستند ، و ما فقط می توانیم یک توده مبهم را ببینیم. بنابراین اندازه نقطه هوایی در واقع حد وضوح میکروسکوپ را تعیین می کند. با توجه به محدودیت های فضا ، Tian Zongjun فرآیند اشتقاق را در اینجا حذف کرده و فرمولی برای وضوح میکروسکوپ نوری ارائه داده است ، به شرح زیر:
δ =0. 61λ/(NSIN)
δ: وضوح λ: طول موج N: ضریب شکست: زاویه دیافراگم
پس از تبدیل ساده ، این فرمول تقریباً برابر با 1/2 λ است ، به این معنی که نیمی از طول موج در واقع حد وضوح میکروسکوپ نوری است. نسل های بعدی آن را به عنوان "محدودیت ابی" تعریف کردند.
طول موج نور بنفش ، که دارای کوتاهترین طول موج در نور مرئی است ، حدود 400 نانومتر است و حد ABBE حدود 200 نانومتر است. یعنی اگر فاصله بین دو نقطه به 200 نانومتر یا کمتر برسد ، میکروسکوپ نوری نمی تواند این دو نقطه را تشخیص دهد ، که این حد وضوح میکروسکوپ نوری است.
