מהי מגבלת הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי?
SKYLABS שפורסם במסמך הקודם "האם נוכל להשתמש במיקרוסקופ אופטי כדי לצפות באטומים?" "המאמר למעשה הזכיר שאנחנו לא יכולים להשתמש במיקרוסקופים אופטיים כדי לצפות בעצמים ברמה האטומית. היום בגיליון זה, הרשו לי להציג בפניכם מהי גבול הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי?
למעשה, הבעיה של מגבלת הרזולוציה של המיקרוסקופ האופטי נענתה על ידי הפיזיקאי הגרמני אבה בשנת 1873. אבה גילה את נוסחת הגבול של רזולוציית המיקרוסקופ האופטי באמצעות חישוב וגזירה. הגבול המחושב על ידי נוסחה זו נקרא גם גבול Abbe.
העיניות ועדשות האובייקטיביות המשמשות במיקרוסקופים אופטיים הן למעשה עדשות קמורות. דיסקים אווריריים נוצרים כאשר האור עובר דרך העדשות הקמורות. נקודה שאנו רואים דרך המיקרוסקופ היא למעשה נקודת אור. אם שתי הנקודות שצריך להבחין רחוקות יחסית זו מזו, עדיין נוכל להבחין ביניהן. אבל אם שתי הנקודות האלה קרובות מאוד, כל כך קרובות עד ששני הדיסקים האווריריים שהם יוצרים חופפים, אז אנחנו לא יכולים לדעת אם מדובר בשתי נקודות, ונוכל לראות רק חבורה של טשטוש. לכן, גודל הדיסק האיורי קובע למעשה את מגבלת הרזולוציה של המיקרוסקופ. בשל השטח המוגבל, מר Tianzong שם בצד את תהליך הגזירה כאן ונתן נוסחה לרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי, כדלקמן:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: רזולוציה λ: אורך גל n: אינדקס שבירה: זווית צמצם
לאחר המרה פשוטה, נוסחה זו שווה בקירוב ל-1/2 λ, כלומר, 1/2 אורך הגל הוא למעשה הגבול של רזולוציית המיקרוסקופ האופטי, ודורות מאוחרים יותר הגדירו אותה כ"גבול אבה".
אורך הגל של אור סגול עם אורך הגל הקצר ביותר באור נראה הוא כ-400 ננומטר, והגבול של Abbe הוא כ-200 ננומטר. כלומר, אם המרחק בין שתי נקודות קטן מ-200 ננומטר, לא ניתן להבחין בין שתי הנקודות על ידי מיקרוסקופ אופטי, שהוא גבול הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי.
