分辨率
可以將密集的點區分為單個的點的能力。
分辨率極限(最大分辨率)
可識別為不同點的最小間距。光學分辨率極限的判定,最早是由物理學家恩斯特阿貝博士在1873年發現,可判定任何光學成像的分辨率理論極限。
凸透鏡能將入射光聚焦到它的焦點上,但由于透鏡口徑有一定大小,光線透過時會由于波動特性會發生衍射,無法將光線聚成無限小的焦點上,而只會形成一定能量分布的光斑。中央是明亮的圓斑,周圍有一組較弱的明暗相間的同心環狀條紋,把其中以第一暗環為界限的中央亮斑稱為艾里斑(Airy Disk)。圖1為兩個等光強的艾里斑從重疊到逐步分開的影像。
圖1
但是在實際應用中,被測物體不是一個點而是一系列物點的集合。每一個物點經過有限直徑的透鏡后,在像平面上都會產生文中開頭提到的艾里斑,如果兩個物點的艾里斑重疊到無法分辨,我們則認為這兩個物點無法被分辨,圖4中讓兩個等光強的非相干點像逐步分開,當兩個點像中心間隔等于艾里斑的半徑R,這樣的艾里斑可以被認為是物點可以被分辨的最小尺寸,這種不同于阿貝簡單判定的方式叫做瑞利判定(Rayleigh Criterion)。
圖4
那么我們來計算一下按照瑞利判定,可被分辨的艾里斑的半徑(也就是可以被分辨的最小尺寸)與生成這個艾里斑的光波波長的關系。圖5為原理示意圖。
圖5
中間演算過程涉及到冗長的傅里葉級數變換以及各種函數方程,最終計算結果為:
一、減小λ值
可見光的波長范圍:390nm~760nm,取可見光的波長為較短數值λ=400nm時(相當于紫色光),d≈200nm=0.2μm,這基本上可認為是一般光學顯微鏡的最高分辨能力了。
圖6
二、增大n•sinα的值,這個值也被標為NA值(數值孔徑)
圖7
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