ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังขยายรวมและความละเอียดของกระจกน้ำมันทางจุลชีววิทยา
เลนส์ใกล้วัตถุของกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้ในการวิจัยทางจุลชีววิทยามักจะเป็นเลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายต่ำแบบน้ำมัน (10 x) เลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายสูง (40 x) และเลนส์ใกล้วัตถุ (10 0 x) นอกจากนี้ยังมีคำว่า "OI" (การแช่น้ำมัน) ซึ่งบ่งบอกว่าเป็นคำที่มีกำลังขยายสูงสุดในบรรดาทั้งสามคำ ตามการใช้เลนส์ใกล้ตาที่มีกำลังขยายต่างกัน วัตถุที่ตรวจสอบสามารถขยายได้ 1000-1600 เท่า เมื่อใช้งาน ความแตกต่างระหว่างเลนส์น้ำมันกับเลนส์ใกล้วัตถุอื่นๆ คือ ไม่มีชั้นอากาศระหว่างสไลด์และเลนส์ใกล้วัตถุ แต่เป็นชั้นของน้ำมัน ซึ่งเรียกว่าระบบแช่น้ำมัน น้ำมันประเภทนี้มักใช้น้ำมันซีดาร์เนื่องจากมีดัชนีการหักเหของแสงอยู่ที่ n=1.52 ซึ่งเหมือนกับแก้ว เมื่อแสงผ่านกระจกสไลด์ แสงจะสามารถเข้าสู่เลนส์ใกล้วัตถุได้โดยตรงผ่านน้ำมันซีดาร์โดยไม่มีการหักเหของแสง หากตัวกลางระหว่างกระจกสไลด์และเลนส์ใกล้วัตถุคืออากาศ จะเรียกว่าระบบแห้ง เมื่อแสงผ่านกระจกสไลด์ จะเกิดการกระเจิงเนื่องจากการหักเหของแสง และปริมาณแสงที่เข้าสู่เลนส์ใกล้วัตถุจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งจะลดความสว่างของขอบเขตการมองเห็นลง การใช้กระจกเงาไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มแสงสว่างเท่านั้น แต่ยังเพิ่มรูรับแสงเชิงตัวเลขเป็นหลัก เนื่องจากประสิทธิภาพการขยายของกล้องจุลทรรศน์ถูกกำหนดโดยรูรับแสงเชิงตัวเลข สิ่งที่เรียกว่ารูรับแสงตัวเลขหมายถึงผลคูณของไซน์ครึ่งหนึ่งของมุมสูงสุดที่แสงฉายลงบนเลนส์ใกล้วัตถุ (เรียกว่ามุมรูรับแสง) คูณด้วยดัชนีการหักเหของตัวกลางระหว่างกระจกสไลด์และเลนส์ใกล้วัตถุ . สามารถแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้: NA=nx sin โดยที่ NA=รูรับแสงที่เป็นตัวเลข; N=ดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง; A{{10}}ครึ่งหนึ่งของมุมตกกระทบสูงสุด กล่าวคือ ครึ่งหนึ่งของมุมรูรับแสง ดังนั้น ยิ่งมุมที่แสงฉายลงบนเลนส์ใกล้วัตถุมากเท่าไร ประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และขนาดของมุมนี้จะถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ ในขณะเดียวกัน ขีดจำกัดทางทฤษฎีของ a คือ 90.. sin90.＝1 ดังนั้น เมื่อใช้อากาศเป็นตัวกลาง (n=1) ค่ารูรับแสงที่เป็นตัวเลขต้องไม่เกิน 1 ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ tar เป็นตัวกลาง n จะเพิ่มขึ้น และค่ารูรับแสงก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน หากมุมตกกระทบของแสงคือ 120o และไซน์ครึ่งหนึ่งคือ sin6{{60}}o=0.87 ดังนั้น: เมื่อใช้อากาศเป็นตัวกลาง: NA =1 x 0.87=0.87 เมื่อใช้น้ำเป็นตัวกลาง: NA=1.33 x 0.87=1.15 เมื่อใช้น้ำมันดินเป็นตัวกลาง: NA =1.52 x 0.87=1.32. ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์หมายถึงความสามารถในการแยกแยะระยะห่างขั้นต่ำระหว่างจุดสองจุด เป็นสัดส่วนกับค่ารูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุ และเป็นสัดส่วนผกผันกับความยาวคลื่น ดังนั้น ยิ่งรูรับแสงตัวเลขของเลนส์ใกล้วัตถุมีขนาดใหญ่ ความยาวคลื่นของคลื่นแสงก็จะยิ่งสั้นลง และความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โครงสร้างปลีกย่อยของวัตถุที่กำลังทดสอบสามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน ดังนั้นความละเอียดสูงจึงหมายถึงระยะห่างที่แยกแยะได้เล็กน้อย และปัจจัยทั้งสองนี้เป็นสัดส่วนผกผัน บางคนมักเรียกความละเอียดว่าเป็นจำนวนไมโครเมตรหรือนาโนเมตร ซึ่งจริงๆ แล้วทำให้ความละเอียดสับสนกับระยะห่างความละเอียดขั้นต่ำ ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แสดงด้วยระยะห่างขั้นต่ำที่สามารถแก้ไขได้ ระยะห่างต่ำสุดระหว่างจุดสองจุดที่สามารถแยกแยะได้คือ แล/2NA ในสูตร แล=ความยาวคลื่นของคลื่นแสง และความยาวเฉลี่ยของคลื่นแสงที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าคือ 0.55 ไมโครเมตร หากใช้วัตถุกำลังสูงที่มีรูรับแสงตัวเลข 0.65 จะสามารถแยกแยะระยะห่างระหว่างจุดสองจุดเป็น 0.42 μm อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถแยกแยะระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่ต่ำกว่า 0.42 μm ได้ แม้ว่าจะมีช่องมองภาพที่มีกำลังขยายใหญ่กว่า แต่กำลังขยายรวมของกล้องจุลทรรศน์ก็ยังไม่สามารถแยกแยะได้ ความละเอียดของเลนส์จะเพิ่มขึ้นได้โดยใช้เลนส์ใกล้วัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าและมีรูรับแสงเป็นตัวเลขมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้กระจกเงาที่มีรูรับแสงตัวเลข 1.25 ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างจุดสองจุดที่สามารถแยกแยะได้คือ 0.55/(2 x 1.25)=0.22 μ m ดังนั้น เราจะเห็นได้ว่าหากใช้วัตถุกำลังสูงที่มีกำลังขยาย 40 เท่า (NA=0.65) และเลนส์ใกล้ตาที่มีกำลังขยาย 24 เท่า แม้ว่ากำลังขยายรวมทั้งหมดจะอยู่ที่ 960 เท่าก็ตาม ค่าต่ำสุด ระยะความละเอียดเพียง 0.42 μm หากใช้กระจกเงาที่มีกำลังขยาย 90 เท่า (NA=1.25) และเลนส์ใกล้ตาที่มีกำลังขยาย 9 เท่า แม้ว่ากำลังขยายทั้งหมดจะอยู่ที่ 810 เท่า แต่ก็สามารถแยกแยะระยะห่าง 0.22 μm ได้
