حد تفکیک میکروسکوپ نوری چقدر است؟
SKYLABS منتشر شده در قبلی "آیا می توانیم از میکروسکوپ نوری برای مشاهده اتم ها استفاده کنیم؟" «در این مقاله در واقع اشاره شد که ما نمیتوانیم از میکروسکوپهای نوری برای رصد اجسام در سطح اتمی استفاده کنیم. امروز در این شماره اجازه دهید به شما معرفی کنم که حد تفکیک میکروسکوپ نوری چقدر است؟
در واقع، مشکل حد تفکیک میکروسکوپ نوری توسط فیزیکدان آلمانی Abbe در سال 1873 پاسخ داده شد. Abbe فرمول حد تفکیک میکروسکوپ نوری را از طریق محاسبه و مشتق کشف کرد. حد محاسبه شده با این فرمول را حد Abbe نیز می گویند.
چشمی ها و عدسی های شیئی مورد استفاده در میکروسکوپ های نوری در واقع عدسی های محدب هستند. دیسک های هوا زمانی ایجاد می شوند که نور از عدسی های محدب عبور می کند. نقطه ای که از طریق میکروسکوپ می بینیم در واقع یک نقطه نورانی است. اگر دو نکته ای که باید رعایت شوند فاصله نسبتاً زیادی با هم دارند، باز هم می توانیم آنها را تشخیص دهیم. اما اگر این دو نقطه خیلی خیلی نزدیک باشند، آنقدر نزدیک باشند که دو دیسک Airy که تولید میکنند همپوشانی داشته باشند، نمیتوانیم بگوییم که دو نقطه است یا نه، و فقط میتوانیم یک دسته از آنها را تاری ببینیم. بنابراین، اندازه دیسک Airy در واقع محدودیت وضوح میکروسکوپ را تعیین می کند. به دلیل فضای محدود، آقای تیانزونگ فرآیند استخراج را در اینجا کنار گذاشت و فرمولی برای تفکیک میکروسکوپ نوری به شرح زیر ارائه کرد:
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، یعنی 1/2 طول موج در واقع حد تفکیک میکروسکوپ نوری است و نسل های بعدی آن را به عنوان "حد آبه" تعریف کردند.
طول موج نور بنفش با کوتاه ترین طول موج در نور مرئی حدود 400 نانومتر و حد Abbe حدود 200 نانومتر است. یعنی اگر فاصله بین دو نقطه کمتر از 200 نانومتر باشد، با میکروسکوپ نوری که حد تفکیک میکروسکوپ نوری است، نمی توان آن دو نقطه را تشخیص داد.
