ขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคือเท่าไร?
SKYLABS ที่เผยแพร่ในบทความก่อนหน้านี้ "เราสามารถใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อสังเกตอะตอมได้หรือไม่" "บทความกล่าวถึงจริง ๆ แล้วว่าเราไม่สามารถใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อสังเกตวัตถุในระดับอะตอมได้ วันนี้ในฉบับนี้จะมาแนะนำให้คุณทราบว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีความละเอียดเท่าใด?
ในความเป็นจริง Abbe นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้ตอบคำถามเกี่ยวกับขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในปี พ.ศ. 2416 Abbe ค้นพบสูตรขีดจำกัดของความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงผ่านการคำนวณและการหาแหล่งที่มา ขีดจำกัดที่คำนวณโดยสูตรนี้เรียกว่าขีดจำกัด Abbe
เลนส์ใกล้ตาและเลนส์ใกล้วัตถุที่ใช้ในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงนั้นเป็นเลนส์นูน แผ่นโปร่งแสงเกิดขึ้นเมื่อแสงผ่านเลนส์นูน จุดที่เรามองเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์นั้นแท้จริงแล้วคือจุดแสง หากจุดที่ต้องสังเกต 2 จุดอยู่ห่างกันพอสมควร เราก็ยังแยกแยะได้ แต่ถ้าจุดสองจุดนี้อยู่ใกล้กันมาก ใกล้มากจนดิสก์ Airy สองแผ่นที่พวกเขาสร้างซ้อนทับกัน เราก็ไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นจุดสองจุดหรือไม่ และเราจะเห็นเพียงภาพเบลอๆ ดังนั้นขนาดของดิสก์ Airy จึงเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์ เนื่องจากพื้นที่จำกัด คุณเทียนจงจึงหยุดกระบวนการหาอนุพันธ์ไว้ที่นี่ และให้สูตรสำหรับความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ดังนี้
δ=0.61λ/(nSin )
δ: ความละเอียด λ: ความยาวคลื่น n: ดัชนีการหักเหของแสง : มุมของรูรับแสง
หลังจากการแปลงอย่างง่าย สูตรนี้จะเท่ากับ 1/2 λ โดยประมาณ กล่าวคือ 1/2 ความยาวคลื่นเป็นขีดจำกัดของความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงจริงๆ และคนรุ่นหลังให้นิยามว่าเป็น "ขีดจำกัดของ Abbe"
ความยาวคลื่นของแสงสีม่วงที่มีความยาวคลื่นสั้นที่สุดในแสงที่มองเห็นได้คือประมาณ 400 นาโนเมตร และขีดจำกัด Abbe อยู่ที่ประมาณ 200 นาโนเมตร กล่าวคือ ถ้าระยะห่างระหว่างจุดสองจุดน้อยกว่า 200 นาโนเมตร จุดทั้งสองไม่สามารถแยกความแตกต่างได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ซึ่งเป็นขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
