ความละเอียดจำกัดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคือเท่าใด
จริงๆ แล้ว SKYLABS ได้พูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าเราไม่สามารถสังเกตอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้ในบทความที่แล้ว "เราสามารถสังเกตอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้หรือไม่" ในบทความก่อนหน้านี้ "เราสามารถสังเกตอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้หรือไม่" SKYLABS พูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าเราไม่สามารถใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อสังเกตวัตถุในระดับอะตอมได้ วันนี้ในฉบับนี้เราอยากจะแนะนำกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่มีความละเอียดจำกัดคือเท่าใด
อันที่จริง คำถามเกี่ยวกับขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้รับคำตอบโดย Abbe นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันในปี พ.ศ. 2416 แอบบีค้นพบสูตรขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงผ่านการคำนวณและการหักล้าง และขีดจำกัดที่คำนวณโดยสูตรนี้เรียกอีกอย่างว่าขีดจำกัดของแอบบีย์
เลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุที่ใช้ในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจริงๆ แล้วเป็นเลนส์นูน และแสงที่ผ่านเลนส์นูนจะทำให้เกิดจุดที่โปร่งสบาย และจุดที่เราเห็นผ่านกล้องจุลทรรศน์ก็เป็นจุดแสงจริงๆ หากจุดสองจุดที่ต้องสังเกตอยู่ไกลเรายังสามารถแยกแยะได้ แต่ถ้าจุดสองจุดอยู่ใกล้กันมาก ใกล้จนจุดโปร่งสบายทั้งสองจุดที่ทับซ้อนกัน เราก็บอกไม่ได้ว่าเป็นสองจุดหรือไม่ และเราจะมองเห็นได้เพียงมวลพร่ามัวเท่านั้น ดังนั้นขนาดของจุด Airy จึงเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์จริงๆ เนื่องจากมีพื้นที่จำกัด Tianzhong Jun จึงได้ละทิ้งกระบวนการหามาและให้สูตรสำหรับความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงดังนี้
δ=0.61แล/(nSin )
δ: ความละเอียด แล: ความยาวคลื่น n: ดัชนีการหักเหของแสง : มุมของรูรับแสง
สูตรนี้และหลังจากการแปลงอย่างง่ายจะเท่ากับประมาณ 1/2 แลม ซึ่งก็คือ ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นจริงๆ แล้วคือขีดจำกัดของความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ซึ่งต่อมากำหนดเป็น "ขีดจำกัดแอบบี"
ความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดของแสงสีม่วงในแสงที่มองเห็นคือประมาณ 400 นาโนเมตร ขีดจำกัดของ Abbe คือประมาณ 200 นาโนเมตร กล่าวคือ หากระยะห่างระหว่างจุดสองจุดถึง 200 นาโนเมตรหรือน้อยกว่า กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจะไม่สามารถแยกแยะทั้งสองจุดนี้ได้ ซึ่งเป็นขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
