ขีดจำกัดทางทฤษฎีของการขยายสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคืออะไร?
ขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคือประมาณ 0.2 ไมครอน ซึ่งเทียบเท่ากับกำลังขยาย 1,500 ถึง 2,000 เท่า เพื่อให้ได้กำลังขยายที่ใหญ่ขึ้น ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนหรือกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด
แว่นขยายสามารถโฟกัสแสงใหม่เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การขยาย และการรวมกันของแว่นขยายสามารถรับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงได้ ขีดจำกัดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่น และเป็นไปไม่ได้ที่จะขยายอย่างไม่มีที่สิ้นสุด
โดยทั่วไป ขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่ความยาวคลื่นคงที่คือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสง และความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นอยู่ระหว่าง 400 ถึง 760 นาโนเมตร ดังนั้นขีดจำกัดความละเอียดของ กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคือ 200 นาโนเมตร (0.2 ไมครอน) วัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า 0.2 ไมครอนไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เช่นเดียวกับที่ความละเอียดของมือมนุษย์ต้องไม่เกินระยะห่างเล็กน้อยระหว่างเซลล์สัมผัส
การขยายเป็นคำสั่งอัตนัย ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของขนาดของวัตถุที่มองเห็นด้วยตามนุษย์ต่อขนาดจริงเมื่อระยะโฟโตปิกคือ 25 ซม. ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง 0.2 ไมครอนเทียบเท่ากับกำลังขยาย 1,500~2,000 เท่า ซึ่งเพียงพอที่เราจะมองเห็น เข้าใจโครงสร้างของเซลล์ทั่วไป
การขยายที่มากขึ้นสามารถทำได้หากเราใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า แต่เกินช่วงความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ ในปี 1931 Luska นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนขึ้นตามหลักการของความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาค ลำแสงอิเล็กตรอนมีความยาวคลื่น de Broglie ที่สั้นกว่า ดังนั้นจึงสามารถบรรลุความละเอียดที่น้อยลงได้
แรงดันเร่งของอิเล็กตรอนสอดคล้องกับความยาวคลื่นของมันเอง เมื่อแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 100 kV ความยาวคลื่นของลำแสงอิเล็กตรอนจะอยู่ที่ประมาณ 0.004 นาโนเมตร (ความละเอียดที่แท้จริงสามารถเข้าถึงได้เพียง 0.2 นาโนเมตร) ซึ่งน้อยกว่าความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็นมากเช่นกัน ดังนั้นขีดจำกัดของความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงอยู่ไกลออกไปมาก กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลพิเศษสามารถขยายได้ถึง 3 ล้านเท่า และสามารถแยกแยะวัตถุขนาดเล็ก เช่น ไวรัส ไมโทคอนเดรีย และดีเอ็นเอได้
