Kāda ir optisko mikroskopu ierobežojošā izšķirtspēja?
Iepriekšējā rakstā "Vai mēs varam novērot atomus ar optisko mikroskopu?", SkyLabs faktiski pieminēja, ka mēs nevaram novērot atomu līmeņa objektus ar optisko mikroskopu. Šodien šajā numurā es atkal iepazīstināšu ar jums, kāds ir optisko mikroskopu izšķirtspējas robeža?
Faktiski vācu fiziķa abbe 1873. gadā atrisināja optisko mikroskopu izšķirtspējas robežu. Abbe atklāja ierobežojuma formulu optisko mikroskopu izšķiršanai, aprēķinot un atvasinot, un šī formula aprēķinātā robeža ir pazīstama arī kā Abbe robeža.
Opiskajos mikroskopos izmantotais okulārs un objektīvs faktiski ir izliektas lēcas. Kad gaisma iet caur izliektu objektīvu, tā rada gaisīgu vietu. Punkts, ko mēs redzam caur mikroskopu, faktiski ir viegla vieta. Ja divi punkti, kas jāievēro, ir tālu viens no otra, mēs tos joprojām varam atšķirt. Bet, ja šie divi punkti ir ļoti, ļoti tuvu, tik tuvu, ka divi gaisīgie plankumi, ko tie rada, pārklājas, tad mēs nevaram atšķirt, vai tie ir divi punkti, un mēs varam redzēt tikai neskaidru masu. Tātad gaisīgās vietas lielums faktiski nosaka mikroskopa izšķirtspējas robežu. Kosmosa ierobežojumu dēļ Tian Zongjun šeit ir izlaidis atvasināšanas procesu un nodrošinājis formulu optiskā mikroskopa izšķirtspējai, šādi:
Δ =0. 61λ/(nsin)
Δ: izšķirtspēja λ: viļņa garums N: refrakcijas indekss: Apertūras leņķis
Pēc vienkāršas pārveidošanas šī formula ir aptuveni vienāda ar 1/2 λ, kas nozīmē, ka puse viļņa garuma faktiski ir optiskā mikroskopa izšķirtspējas robeža. Vēlākās paaudzes to definēja kā "abbe robežu".
Violetas gaismas viļņa garums, kam ir īsākais redzamās gaismas viļņa garums, ir apmēram 400 nanometru, un Abbe robeža ir aptuveni 200 nanometru. Tas ir, ja attālums starp diviem punktiem sasniedz 200 nanometrus vai mazāku, optiskais mikroskops nevar atšķirt šos divus punktus, kas ir optiskā mikroskopa izšķirtspējas robeža.
