Mikä on optisten mikroskooppien rajoittava resoluutio?
Edellisessä artikkelissa "Voimmeko tarkkailla atomeja optisella mikroskoopilla?", Skylabs todella mainitsi, että emme voi tarkkailla atomitason kohteita optisella mikroskoopilla. Tänään tässä numerossa esittelen sinulle jälleen, mikä on optisten mikroskoopien resoluutioraja?
Itse asiassa saksalaisen fysiikan Abbe ratkaisi optisten mikroskooppien resoluutiorajan vuonna 1873. Abbe löysi optisten mikroskoopien resoluution rajakaavan laskennan ja johdannaisen kautta, ja tällä kaavalla laskettu raja tunnetaan myös nimellä ABBE -raja.
Optisessa mikroskoopissa käytetty okulaari ja tavoite ovat todella kuperia linssejä. Kun valo kulkee kuperan linssin läpi, se tuottaa ilmavan paikan. Kohta, jonka näemme mikroskoopin läpi, on oikeastaan kevyt piste. Jos kaksi kohtaa, jotka on havaittu, ovat kaukana toisistaan, voimme silti erottaa ne. Mutta jos nämä kaksi pistettä ovat hyvin, hyvin lähellä, niin lähellä, että ne tuottavat kaksi ilmavaa kohtaa päällekkäisyydet, emme voi erottaa niitä, ovatko ne kaksi pistettä, ja voimme nähdä vain epäselvän massan. Joten ilmavan pisteen koko määrittää mikroskoopin resoluutiorajan. Avaruusrajoituksista johtuen Tian Zongjun on jättänyt tässä johdannaisprosessin pois ja tarjonnut kaavan optisen mikroskoopin ratkaisemiseksi seuraavasti:
Δ =0. 61λ/(nsin)
Δ: resoluutio λ: aallonpituus N: taitekerroin: aukko kulma
Yksinkertaisen muuntamisen jälkeen tämä kaava on suunnilleen yhtä suuri kuin 1/2 λ, mikä tarkoittaa, että puolet aallonpituudesta on oikeastaan optisen mikroskoopin resoluution raja. Myöhemmät sukupolvet määrittelivät sen "Abbe -rajaan".
Violetin valon aallonpituus, jolla on lyhin aallonpituus näkyvässä valossa, on noin 400 nanometriä, ja Abbe -raja on noin 200 nanometriä. Toisin sanoen, jos kahden pisteen välinen etäisyys saavuttaa 200 nanometriä tai vähemmän, optinen mikroskooppi ei voi erottaa näitä kahta pistettä, mikä on optisen mikroskoopin resoluutioraja.
