ความสัมพันธ์ระหว่างการขยายรวมและความละเอียดในกล้องจุลทรรศน์แช่น้ำมัน
วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ในการวิจัยทางจุลชีววิทยามักจะเป็นสามประเภท: การขยายต่ำ (1 {{2 0}} x), กำลังขยายสูง (4 0 x) และการขยายน้ำมัน (100x) นอกจากนี้ยังมีคำว่า 'oi' (การแช่น้ำมัน) ซึ่งบ่งชี้ว่ามันมีกำลังขยายสูงสุดในสามคน ขึ้นอยู่กับการขยายของช่องมองภาพที่ใช้วัตถุที่ถูกตรวจสอบสามารถขยายได้ 1000-1600 ครั้ง เมื่อใช้งานความแตกต่างระหว่างเลนส์แช่น้ำมันกับวัตถุประสงค์อื่น ๆ คือไม่มีชั้นของอากาศระหว่างสไลด์แก้วและเลนส์วัตถุประสงค์ แต่ชั้นของน้ำมันที่เรียกว่าระบบแช่น้ำมัน น้ำมันประเภทนี้มักจะถูกเลือกเป็นน้ำมันซีดาร์วูดเนื่องจากดัชนีการหักเหของแสง n =1. 52 ซึ่งเหมือนกับแก้ว เมื่อแสงผ่านสไลด์แก้วมันสามารถเข้าสู่เลนส์วัตถุประสงค์โดยตรงผ่านน้ำมันซีดาร์โดยไม่ต้องหักเห หากสื่อระหว่างสไลด์แก้วและเลนส์วัตถุประสงค์คืออากาศมันจะเรียกว่าระบบแห้ง เมื่อแสงผ่านสไลด์แก้วมันจะถูกหักเหและกระจัดกระจายและปริมาณของแสงที่เข้าสู่เลนส์วัตถุประสงค์จะลดลงอย่างเห็นได้ชัดซึ่งจะช่วยลดการส่องสว่างของสนามมุมมอง การใช้มิเรอร์น้ำมันไม่เพียง แต่เพิ่มความสว่างเท่านั้น แต่ยังเพิ่มรูรับแสงเชิงตัวเลขเป็นหลักเนื่องจากประสิทธิภาพการขยายของกล้องจุลทรรศน์ถูกกำหนดโดยรูรับแสงเชิงตัวเลข รูรับแสงตัวเลขที่เรียกว่าหมายถึงผลิตภัณฑ์ครึ่งหนึ่งของเส้นใยของมุมสูงสุดที่แสงถูกฉายลงบนเลนส์วัตถุประสงค์ (เรียกว่ามุมเลนส์) คูณด้วยดัชนีการหักเหของสารระหว่างสไลด์แก้วและเลนส์วัตถุประสงค์ มันสามารถแสดงออกได้โดยสูตรต่อไปนี้: Na=n × sin аโดยที่ na=รูรับแสงตัวเลข; n=ดัชนีการหักเหของสื่อ; A=ครึ่งหนึ่งของมุมเหตุการณ์สูงสุดคือครึ่งหนึ่งของมุมของกระจก ดังนั้นยิ่งมุมที่แสงถูกฉายลงบนเลนส์วัตถุประสงค์มากเท่าใดประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์ก็จะยิ่งมากขึ้นและขนาดของมุมนี้ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุประสงค์ ในขณะเดียวกันขีด จำกัด ทางทฤษฎีของ A คือ 90 .. SIN90. ดังนั้นเมื่อใช้อากาศเป็นตัวกลาง (n =1) ค่ารูรับแสงเชิงตัวเลขจะต้องไม่เกิน 1 ถ้าใช้ยางมะตอยเป็นสื่อเมื่อ N เพิ่มขึ้น หากมุมของแสงของแสงคือ 120o และครึ่งหนึ่งของไซน์คือ sin60o =0. 87 จากนั้น: เมื่อใช้อากาศเป็นสื่อ: Na =1 × 0. 87=0. 87; เมื่อใช้น้ำเป็นสื่อ: Na =1. 33 × 0. 87=1. 15; เมื่อใช้แอสฟัลต์เป็นสื่อ: Na =1. 52 × 0. 87=1. 32 ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์หมายถึงความสามารถในการแยกแยะระยะห่างขั้นต่ำระหว่างสองจุด มันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับรูรับแสงตัวเลขของเลนส์วัตถุประสงค์และสัดส่วนผกผันกับความยาวของความยาวคลื่น ดังนั้นยิ่งรูรับแสงที่เป็นตัวเลขของเลนส์วัตถุประสงค์มากเท่าใดความยาวคลื่นของคลื่นแสงก็ยิ่งลดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ได้มากขึ้นและยิ่งโครงสร้างที่ดีของวัตถุที่ถูกตรวจสอบชัดเจนขึ้น
ดังนั้นยิ่งรูรับแสงที่เป็นตัวเลขของเลนส์วัตถุประสงค์มากเท่าใดความยาวคลื่นของคลื่นแสงก็ยิ่งลดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ได้มากขึ้นและยิ่งโครงสร้างที่ดีของวัตถุที่ถูกตรวจสอบชัดเจนขึ้น ดังนั้นความละเอียดสูงหมายถึงระยะทางที่แตกต่างเล็กน้อยและปัจจัยทั้งสองนี้เป็นสัดส่วนผกผัน บางคนมักจะอธิบายถึงความละเอียดเป็นจำนวนไมโครมิเตอร์หรือนาโนเมตรซึ่งเป็นจริงซึ่งทำให้เกิดความสับสนกับระยะเวลาความละเอียดขั้นต่ำ ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์จะแสดงด้วยระยะทางขั้นต่ำที่สามารถแก้ไขได้ ระยะทางต่ำสุดที่สามารถแยกแยะระหว่างสองจุดคือλ/2na โดยที่λ=ความยาวคลื่นของคลื่นแสง ความยาวเฉลี่ยของคลื่นแสงที่สามารถรับรู้ได้ด้วยตาเปล่าคือ 0. 55 μ m หากรูรับแสงตัวเลขคือ 0. 65 สำหรับเลนส์วัตถุประสงค์พลังงานสูงมันสามารถแยกแยะระยะห่างระหว่างสองจุดเป็น 0. 42 μ m อย่างไรก็ตามระยะห่างระหว่างสองจุดด้านล่าง 0. 42 μ m ไม่สามารถแยกแยะได้แม้ว่าจะใช้ช่องมองภาพขยายขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มการขยายโดยรวมของกล้องจุลทรรศน์ โดยใช้เลนส์วัตถุประสงค์ขนาดใหญ่ที่มีรูรับแสงตัวเลขขนาดใหญ่ขึ้นสามารถเพิ่มความละเอียดได้ ตัวอย่างเช่นเมื่อใช้กระจกสีน้ำมันที่มีรูรับแสงตัวเลข 1.25 ระยะทางต่ำสุดระหว่างสองจุดที่สามารถแยกแยะได้คือ 0. 55/(2 × 1.25) =0. 22 μ m ดังนั้นเราจะเห็นได้ว่าหากเลนส์วัตถุประสงค์พลังงานสูงที่มีกำลังขยาย 4 0 ครั้ง (Na =0. 65) และช่องมองภาพที่มีการขยาย 24 ครั้งแม้ว่าจะมีการขยายทั้งหมด 96 0 เวลา หากกระจกสีน้ำมันที่มีกำลังขยาย 90 ครั้ง (Na =1. 25) และช่องมองภาพที่มีการขยาย 9 ครั้งแม้ว่าจะมีการขยายทั้งหมด 810 เท่าสามารถแยกแยะระยะทาง 0.22 μ m ได้
