קשר בין הגדלה מוחלטת לפיתרון במיקרוסקופיית טבילה בשמן
היעדים של מיקרוסקופים המשמשים במחקר מיקרוביולוגי הם בדרך כלל שלושה סוגים: הגדלה נמוכה (1 {{2 0}} x), הגדלה גבוהה (4 0 x) והגדלת שמן (100x). יש גם את המילה 'OI' (טבילה בשמן) המצביעה על כך שיש לה את ההגדלה הגבוהה ביותר מבין השלושה. תלוי בהגדלת העינית המשמשת, ניתן להגדיל את האובייקט שנבדק 1000-1600 פעמים. כאשר הם נמצאים בשימוש, ההבדל בין עדשת טבעת שמן לבין יעדים אחרים הוא שאין שכבת אוויר בין מגלשת הזכוכית לעדשה האובייקטיבית, אלא שכבת שמן הנקראת מערכת טבילה שמן. סוג זה של שמן נבחר לרוב כשמן ארזארווד מכיוון שמדד השבירה שלו n =1. 52, זהה לזכוכית. כאשר האור עובר דרך מגלשת זכוכית, הוא יכול להזין ישירות את העדשה האובייקטיבית דרך שמן ארז ללא שבירה. אם המדיום בין מגלשת הזכוכית לעדשה האובייקטיבית הוא אוויר, הוא נקרא מערכת יבשה. כאשר האור עובר במגלשת הזכוכית, הוא נשבר ומפוזר, וכמות האור הנכנסת לעדשה האובייקטיבית מופחתת כמובן, מה שמפחית את תאורת שדה הראייה. השימוש במראות שמן לא רק מגביר את ההארה, אלא גם מגביר בעיקר את הצמצם המספרי, שכן יעילות ההגדלה של מיקרוסקופ נקבעת על ידי הצמצם המספרי שלו. מה שמכונה הצמצם המספרי מתייחס לתוצר של מחצית הסינוס של הזווית המרבית בה מוקרן האור על העדשה האובייקטיבית (המכונה זווית העדשה) כפול מדד השבירה של המדיום בין מגלשת הזכוכית לעדשה האובייקטיבית. זה יכול לבוא לידי ביטוי על ידי הנוסחה הבאה: Na=n × sin а, כאשר Na=צמצם מספרי; N=אינדקס השבירה של המדיום; A=מחצית זווית האירוע המרבית, כלומר מחצית זווית המראה. לפיכך, ככל שהזווית בה מוקרנת האור על העדשה האובייקטיבית, כך יעילות המיקרוסקופ גדולה יותר וגודל זווית זו תלוי בקוטר ובאורך המוקד של העדשה האובייקטיבית. בינתיים, הגבול התיאורטי של A הוא 90 .. sin90. ＝ לפיכך, בעת שימוש באוויר כמדיום (n =1), הצמצם המספרי לא יכול לעלות על ה -1. אם משתמשים באספלט כמדיום, ככל ש- n גדל, גם הצמצם המספרי עולה. אם זווית האור האירוע היא 120O ומחצית הסינוס שלו היא sin60o =0. 87, אז: כאשר משתמשים באוויר כמדיום: Na =1 × 0. 87=0. 87; כאשר משתמשים במים כמדיום: Na =1. 33 × 0. 87=1. 15; כאשר משתמשים באספלט כמדיום: Na =1. 52 × 0. 87=1. 32. הרזולוציה של מיקרוסקופ מתייחסת ליכולתו להבחין במרחק המינימלי בין שתי נקודות. זה פרופורציונלי ישירות לצמצם המספרי של העדשה האובייקטיבית ויחס הפוך לאורך אורך הגל. לפיכך, ככל שהצמצם המספרי של העדשה האובייקטיבית גדול יותר, ככל שאורך הגל של גל האור קצר יותר, כך ניתן להבחין ברזולוציה של המיקרוסקופ, וככל שניתן להבחין במבנה עדין של האובייקט.
לפיכך, ככל שהצמצם המספרי של העדשה האובייקטיבית גדול יותר, ככל שאורך הגל של גל האור קצר יותר, כך ניתן להבחין ברזולוציה של המיקרוסקופ, וככל שניתן להבחין במבנה עדין של האובייקט. לפיכך, רזולוציה גבוהה פירושה מרחק קטן להבחנה, ושני גורמים אלה הם פרופורציונליים הפוכים. יש אנשים שמתארים בדרך כלל את הרזולוציה כמה מיקרומטר או ננומטר זה, מה שמבלבל למעשה את הרזולוציה עם מרחק הרזולוציה המינימלי. הרזולוציה של מיקרוסקופ מיוצגת על ידי המרחק המינימלי שניתן לפתור. המרחק המינימלי שיכול להבחין בין שתי נקודות הוא λ/2NA, כאשר λ=אורך הגל של גל האור. האורך הממוצע של גל האור שיכול להיתפס בעין בלתי מזוינת הוא 0. 55 מיקרומטר. אם הצמצם המספרי הוא 0. 65 עבור עדשה אובייקטיבית בעלת עוצמה גבוהה, הוא יכול להבחין במרחק בין שתי נקודות כ- 0. 42 מיקרומטר. עם זאת, לא ניתן להבחין בין המרחק בין שתי נקודות מתחת ל 0. 42 מיקרומטר מ ', גם אם משתמשים בחתיכת הגדלה גדולה יותר כדי להגדיל את ההגדלה הכוללת של המיקרוסקופ. רק על ידי שימוש בעדשה אובייקטיבית גדולה יותר עם צמצם מספרי גדול יותר ניתן להגדיל את הרזולוציה שלה. לדוגמה, כאשר משתמשים במראה שמן עם צמצם מספרי של 1.25, המרחק המינימלי בין שתי נקודות שניתן להבחין בו הוא 0. 55/(2 × 1.25) =0. 22 מיקרומטר. לכן אנו יכולים לראות שאם עדשה אובייקטיבית בעלת עוצמה גבוהה עם הגדלה של 4 0 פעמים (Na =0. 65) ועינית עם הגדלה של 24 פעמים משתמשים בהן, אם כי ההגדלה הכוללת היא 96 {{33} פעמים, מרחק הרזולוציה המינימלי הוא רק 0.42 μ m. אם משתמשים במראה שמן עם הגדלה של 90 פעמים (Na =1. 25) ועינית עם הגדלה של 9 פעמים, אם כי ההגדלה הכוללת היא 810 פעמים, ניתן להבחין במרחק של 0.22 מיקרומטר.
