מהי הרזולוציה המגבילה של מיקרוסקופים אופטיים?
במאמר הקודם "האם נוכל לצפות באטומים עם מיקרוסקופ אופטי?", Skylabs למעשה ציין כי איננו יכולים לצפות באובייקטים ברמה האטומית עם מיקרוסקופ אופטי. היום בגיליון זה אציג בפניך שוב מה גבול הרזולוציה של מיקרוסקופים אופטיים?
למעשה, גבול הרזולוציה של מיקרוסקופים אופטיים נפתר על ידי פיזיקאי גרמני ABBE בשנת 1873. ABBE גילתה את נוסחת הגבול לפיתרון מיקרוסקופים אופטיים באמצעות חישוב וגזירה, והגבול המחושב על ידי נוסחה זו ידוע גם כגבול ABBE.
העינית והמטרה המשמשת במיקרוסקופים אופטיים הם למעשה עדשות קמורה. כאשר האור עובר דרך עדשה קמורה, הוא מייצר נקודה אוורירית. הנקודה שאנו רואים דרך המיקרוסקופ היא למעשה נקודה קלה. אם שתי הנקודות שצריך לצפות הן רחוקות זו מזו, אנו עדיין יכולים להבחין בהן. אבל אם שתי הנקודות הללו הן מאוד מאוד קרובות, כל כך קרובות עד ששני הנקודות האווריריות שהם מייצרים חפיפה, אז איננו יכולים להבחין אם הם שתי נקודות, ואנחנו יכולים רק לראות מסה מטושטשת. אז גודל המקום האוורירי קובע למעשה את גבול הרזולוציה של המיקרוסקופ. בשל מגבלות החלל, טיאן זונגג'ון השמיט את תהליך הנגזרת כאן וסיפק נוסחה לפיתרון מיקרוסקופ אופטי, כדלקמן:
Δ =0. 61λ/(nsin)
Δ: רזולוציה λ: אורך גל N: מדד שבירה: זווית צמצם
לאחר המרה פשוטה, נוסחה זו שווה בערך 1/2 λ, מה שאומר שחצי אורך גל הוא למעשה גבול רזולוציית המיקרוסקופ האופטי. דורות מאוחרים יותר הגדירו את זה כ"גבול Abbe ".
אורך הגל של האור הסגול, בעל אורך הגל הקצר ביותר באור גלוי, הוא כ -400 ננומטרים, וגבול ה- ABBE הוא כ -200 ננומטרים. כלומר, אם המרחק בין שתי נקודות מגיע ל -200 ננומטרים או פחות, מיקרוסקופ אופטי אינו יכול להבחין בין שתי הנקודות הללו, שהוא גבול הרזולוציה של מיקרוסקופ אופטי.
