מהי ההגדלה המגבילה התיאורטית של מיקרוסקופ אופטי?
מגבלת הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי היא בערך 0.2 מיקרומטר, המתאים להגדלה של פי 1500 עד 2000; כדי להשיג הגדלה גדולה יותר, נעשה שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני או במיקרוסקופ סריקת מנהור.
עדשות מגדילות יכולות למקד מחדש את האור כדי להשיג הגדלה, תוך שימוש בשילוב של עדשות מגדילות להשגת מיקרוסקופים אופטיים; הגבול של מיקרוסקופים אופטיים מוגבל על ידי אורך גל, והגדלה בלתי מוגבלת אינה אפשרית.
באופן כללי, מגבלת הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי עם אורך גל קבוע היא מחצית מאורך הגל של האור, ואורך הגל של האור הנראה הוא בין 400~760nm, כך שמגבלת הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי היא 200 ננומטר (0.2 מיקרון). עצמים הקטנים מ-0.2 מיקרון לא ייפתרו על ידי מיקרוסקופ אופטי, בדיוק כפי שרזולוציית המישוש של יד אנושית אינה יכולה לחרוג מהמרחק הקטן בין תאים מישוש.
בעוד שהגדלה היא אמירה סובייקטיבית, המוגדרת כיחס בין גודלו של עצם הנראה על ידי העין האנושית לגודלו האמיתי במרחק של 25 ס"מ בראייה רגילה, הרזולוציה 0.2 מיקרון של מיקרוסקופ אופטי היא שווה ערך להגדלה של פי 1500 עד 2000, וזה מספיק כדי לאפשר לנו לראות בבירור את מבנה התא הממוצע.
אם נשתמש בגלים אלקטרומגנטיים בעלי אורכי גל קצרים יותר, נוכל להשיג הגדלה גדולה יותר, אך זה מעבר לטווח אורכי הגל של האור הנראה; בשנת 1931, הפיזיקאי הבריטי לוסקה המציא את מיקרוסקופ האלקטרונים, לפי העיקרון של דואליות גל-חלקיקים, לקרן האלקטרונים יש אורך גל קצר יותר מגל דה ברוין, כך שהיא יכולה להשיג רזולוציה קטנה יותר.
המתח המואץ של האלקטרון ואורך הגל שלו תואם, כאשר המתח ב-100 קילו-וולט, אורך הגל של אלומת האלקטרון הוא בערך 0.004 ננומטר (הרזולוציה בפועל יכולה להגיע רק ל-0.2 ננומטר) , הוא גם קטן בהרבה מאורך הגל של האור הנראה, ולכן מגבלת הרזולוציה של מיקרוסקופ האלקטרונים היא הרבה יותר מהמיקרוסקופ האופטי, הגדול יכול להבין את קצב ההגדלה של פי 3 מיליון, יכול להבחין בין הנגיף, המיטוכונדריה, DNA וחפצים זעירים אחרים.
