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精品网站在线免费观看 显微镜的几个概念:分辨率,放大率,最大分辨率,分辨极限

时间:2025/4/29阅读:550
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一、分辨率

分辨率是指能够分辨出的相邻两个物点间的最小距离的能力,这种距离称为分辨距离。

一般来说分辨距离越小,分辨率越高。一般规定:显微镜或者人眼在25cm处明视距离处,能够清楚分辨被检物体细微结构最小间隔的能力,称为分辨率。人眼的分辨距离是100μm;光学显微镜的最大分辨距离是0.2μm。分辨距离(r)可用以下的公式计算:

r = 0.61 λ/n sinα

其中:n为聚光镜和物镜之间介质的折射率(空气的折射率为1,油为1.5)α为样品对物镜角孔径的半角,sinα的最大值为1λ为照明光源的波长;0.61是一个恒定参数

上式中的n sinα的值称为物镜的数值孔径(numerical aperture),缩写NA。各种物镜和聚光镜的数值孔径是不同的,干燥系物镜NA为0.05~0.95,油镜的NA为0.85~1.4。值得注意的是分辨率指的是分辨能力,而r值指的是分辨距离,因此r值越小对应的分辨率越高。

二、最大分辨率

根据分辨率的定义可知,当r值越小的时候,分辨率越高。根据公式可得当NA的值越大,r值越小,分辨率也就越高。因此当以可见光作为光源时,我们就可以计算出透镜的最大分辨率是多少。

要想使得分辨距离尽可能的小,一方面是使得数值孔径NA尽可能大,好的玻璃透镜的镜口角大约为70°,空气折射率为1,因此NA大约为0.94。另一方面可以缩短波长,可见光的波长范围为400~700nm,以450nm的蓝光,空气作为介质为例,其最大分辨距离为r=0.61×450/1×0.94≈0.3μm;若选择油镜作为光折射的介质,则最大分辨距离可提高到0.2μm。

三、分辨极限和放大率

显微镜的分辨极限受可见光波长的限制,无论怎样改善透镜,也不可能克服波长本身所造成的限制。普通光学显微镜下,能够清楚分辨的相邻两点之间的最小距离为0.2μm,称为光镜的分辨极限。

最终成像的大小和原物体大小的比值称为放大率,在显微镜中总的放大率等于物镜放大倍数乘以目镜的倍数,放大倍数同样受分辨极限的限制。一般来说,光镜的最大放大率只能是透镜数值孔径的一千倍。空气作为介质时,最大放大倍数大约为1000倍。

四、注意事项

文中所提到的分辨率实际上是指分辨能力,有些资料当中也使用分辨力一词。计算分辨距离时,α指的是物镜角孔径的半角,有些材料直接当作角孔径,因此在计算的过程中要除以2。最大分辨率等同于最小的分辨距离,通俗的讲就是看的最清楚,切记不要混淆概念。文中所有的数值均为约数,数据只是作为例子,便于理解。

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