กำลังขยายจำกัดตามทฤษฎีของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคืออะไร
ขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคือประมาณ 0.2 ไมโครเมตร ซึ่งสอดคล้องกับกำลังขยาย 1,500 ถึง 2,000 เท่า เพื่อให้ได้กำลังขยายที่มากขึ้น จะใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนหรือกล้องจุลทรรศน์สแกนแบบอุโมงค์
เลนส์ขยายสามารถปรับโฟกัสแสงเพื่อให้ได้กำลังขยาย โดยใช้เลนส์ขยายร่วมกันเพื่อให้ได้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ขีดจำกัดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงถูกจำกัดด้วยความยาวคลื่น และไม่สามารถขยายได้ไม่จำกัด
โดยทั่วไป ขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่มีความยาวคลื่นคงที่คือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสง และความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้อยู่ระหว่าง 400~760nm ดังนั้นขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงคือ 200 นาโนเมตร (0.2 ไมครอน) วัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า 0.2 ไมครอนจะไม่ได้รับการแก้ไขด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เช่นเดียวกับความละเอียดในการสัมผัสของมือมนุษย์จะต้องไม่เกินระยะห่างเล็กน้อยระหว่างเซลล์ที่สัมผัสได้
แม้ว่าการขยายภาพจะเป็นข้อความที่เป็นอัตวิสัย ซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของขนาดของวัตถุที่ตามนุษย์มองเห็นต่อขนาดจริงของวัตถุที่ระยะ 25 ซม. ในสายตาธรรมดา แต่กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีความละเอียด 0.2 ไมครอน เทียบเท่ากับกำลังขยาย 1,500 ถึง 2,000 เท่า ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้เรามองเห็นโครงสร้างของเซลล์เฉลี่ยได้ชัดเจน
หากเราใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า เราก็จะสามารถมีกำลังขยายที่มากขึ้นได้ แต่สิ่งนี้อยู่นอกเหนือช่วงความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ ในปี 1931 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Luska ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ตามหลักการของความเป็นคู่ระหว่างอนุภาคและคลื่น ลำแสงอิเล็กตรอนมีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าของคลื่น De Bruyne จึงสามารถบรรลุความละเอียดที่น้อยลง
แรงดันไฟฟ้าเร่งของอิเล็กตรอนและความยาวคลื่นของมันเองสอดคล้องกับ เมื่อแรงดันไฟฟ้าในหน่วย 100 กิโลโวลต์ ความยาวคลื่นของลำอิเล็กตรอนจะอยู่ที่ประมาณ 0.004 นาโนเมตร (ความละเอียดจริงสามารถเข้าถึงได้เพียง 0.2 นาโนเมตรเท่านั้น) นอกจากนี้ยังมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้มาก ดังนั้นขีดจำกัดความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงมากกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ขนาดใหญ่สามารถรับรู้อัตราการขยาย 3 ล้านครั้ง สามารถแยกแยะไวรัส ไมโตคอนเดรีย DNA และวัตถุเล็กๆ อื่นๆ
