Mikä on optisen mikroskoopin rajoittava resoluutio?
SKYLABS on itse asiassa puhunut siitä, että emme voi tarkkailla atomeja optisella mikroskoopilla edellisessä artikkelissaan "Voimmeko tarkkailla atomeja optisella mikroskoopilla?". Edellisessä artikkelissa "Voimmeko tarkkailla atomeja optisella mikroskoopilla?" SKYLABS puhui siitä, että emme voi käyttää optisia mikroskooppeja atomitason esineiden tarkkailuun. Tänään tässä numerossa haluamme esitellä mikä on optisen mikroskoopin resoluutioraja?
Itse asiassa kysymykseen optisen mikroskoopin resoluutiorajasta vastasi saksalainen fyysikko Abbe vuonna 1873. Abbey löysi optisen mikroskoopin resoluutiorajakaavan laskennan ja päättelyn avulla, ja tällä kaavalla laskettua rajaa kutsutaan myös Abbeyn rajaksi.
Optisissa mikroskoopeissa käytettävät okulaarit ja objektiivilinssit ovat itse asiassa kuperia linssejä, ja kuperan linssin läpi kulkeva valo tuottaa ilmavan pisteen, ja mikroskoopin läpi näkemämme piste on itse asiassa valopiste. Jos kaksi tarkkailtavaa pistettä ovat kaukana, voimme silti erottaa ne. Mutta jos kaksi pistettä ovat hyvin, hyvin lähellä toisiaan, niin lähellä, että niiden tuottamat kaksi ilmavaa täplää menevät päällekkäin, emme voi sanoa, ovatko ne kaksi pistettä vai eivät, ja voimme nähdä vain epäselvän massan. Joten ilmavan pisteen koko määrittää itse asiassa mikroskoopin resoluutiorajan. Rajallisen tilan vuoksi Tianzhong Jun jätti sivuun johtamisprosessin ja antoi optisen mikroskoopin resoluution kaavan seuraavasti:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: resoluutio λ: aallonpituus n: taitekerroin : aukkokulma
Tämä kaava ja sitten yksinkertaisen muunnoksen jälkeen on yhtä suuri kuin 1/2 λ, eli puolet aallonpituudesta on itse asiassa optisen mikroskoopin resoluution raja, joka määritellään myöhemmin "Abbe-rajaksi".
Violetin valon lyhin aallonpituus näkyvässä valossa on noin 400 nanometriä, Abben raja on noin 200 nanometriä. Toisin sanoen, jos kahden pisteen välinen etäisyys saavuttaa 200 nanometriä tai vähemmän, optinen mikroskooppi ei pysty erottamaan näitä kahta pistettä, mikä on optisen mikroskoopin resoluutioraja.
