قدرت تفکیک محدود میکروسکوپ نوری چقدر است؟
SKYLABS در مقاله قبلی خود «آیا میتوانیم اتمها را با میکروسکوپ نوری مشاهده کنیم؟» در واقع درباره این واقعیت صحبت کرده است که ما نمیتوانیم اتمها را با میکروسکوپ نوری مشاهده کنیم. در مقاله قبلی «آیا میتوانیم اتمها را با میکروسکوپ نوری مشاهده کنیم؟»، SKYLABS در مورد این واقعیت صحبت کرد که ما نمیتوانیم از میکروسکوپهای نوری برای مشاهده اجسام در سطح اتمی استفاده کنیم. امروز در این شماره می خواهیم به معرفی حد تفکیک میکروسکوپ نوری بپردازیم؟
در واقع به سوال حد تفکیک میکروسکوپ نوری توسط فیزیکدان آلمانی Abbe در سال 1873 پاسخ داده شد. Abbey فرمول حد تفکیک میکروسکوپ نوری را از طریق محاسبه و کسر کشف کرد و حد محاسبه شده توسط این فرمول را حد Abbey نیز می نامند.
چشمی ها و عدسی های شیئی که در میکروسکوپ های نوری استفاده می شوند در واقع عدسی های محدب هستند و نوری که از عدسی محدب عبور می کند یک لکه هوا ایجاد می کند و نقطه ای که از طریق میکروسکوپ می بینیم در واقع یک نقطه نورانی است. اگر دو نقطه ای که باید رعایت شود دور باشند، باز هم می توانیم آنها را تشخیص دهیم. اما اگر این دو نقطه بسیار بسیار نزدیک به هم باشند، آنقدر نزدیک باشند که دو نقطه هوایی که تولید میکنند همپوشانی داشته باشند، نمیتوانیم تشخیص دهیم که دو نقطه هستند یا نه، و فقط میتوانیم یک توده تار ببینیم. بنابراین اندازه نقطه هوایی در واقع حد تفکیک میکروسکوپ را تعیین می کند. با توجه به فضای محدود، Tianzhong Jun در اینجا فرآیند استخراج را کنار گذاشته و فرمولی برای تفکیک میکروسکوپ نوری به شرح زیر ارائه میکند:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: وضوح λ: طول موج n: ضریب شکست: زاویه دیافراگم
این فرمول و سپس پس از یک تبدیل ساده برابر است با حدود 1/2 λ، یعنی یک دوم طول موج در واقع حد وضوح میکروسکوپ نوری است که بعداً به عنوان "حد Abbe" تعریف شد.
کوتاه ترین طول موج نور بنفش در نور مرئی حدود 400 نانومتر است، حد Abbe حدود 200 نانومتر است. یعنی اگر فاصله بین دو نقطه به 200 نانومتر یا کمتر برسد، میکروسکوپ نوری قادر به تشخیص این دو نقطه که حد تفکیک میکروسکوپ نوری است، نخواهد بود.
