光學顯微鏡理論上的極限放大倍數是多少?

2020-12-04 艾伯史密斯

光學顯微鏡的分辨極限大約是0.2微米，相當於放大倍數1500~2000倍；要想實現更大的放大倍數，就得使用電子顯微鏡或者隧道掃描顯微鏡。

放大鏡可以使光線重新聚焦，從而實現放大效果，使用放大鏡的組合可以得到光學顯微鏡；光學顯微鏡的極限受波長限制，不可能無限放大。

一般地，固定波長的光學顯微鏡分辨極限，是光線波長的一半，可見光波長400~760nm之間，所以光學顯微鏡的分辨極限就是200nm（0.2微米）。小於0.2微米的物體，光學顯微鏡將無法分辨，就好比人手的觸感解析度，不能超過觸感細胞之間的最小距離一樣。

而放大倍數是主觀的說法，定義為明視距離25cm時，人眼看到的物體大小和實際大小的比值，光學顯微鏡0.2微米的解析度，相當於放大倍數1500~2000倍，這足夠讓我們看清楚一般細胞的結構。

如果我們使用波長更短的電磁波，可以實現更大的放大倍數，但是這已經超出了可見光的波長範圍；在1931年，英國物理學家盧斯卡發明了電子顯微鏡，根據波粒二象性原理，電子束具有更短的德布羅意波波長，所以能實現更小的解析度。

電子的加速電壓和自身波長對應，當電壓在100千伏時，電子束波長大約是0.004nm（實際解析度只能達到0.2nm），也遠遠小於可見光的波長，所以電子顯微鏡的分辨極限遠超光學顯微鏡，最大可以實現300萬倍的放大倍率，可以分辨病毒、線粒體、DNA等微小物體。

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    （三） 顯微鏡的重要光學技術參數　　在鏡檢時，人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象，這就需要顯微鏡的各項光學技術參數達到一定的標準，並且要求在使用時，必須根據鏡檢的目的和實際情況來協調各參數的關係。只有這樣，才能充分發揮顯微鏡應有的性能，得到滿意的鏡檢效果。　　顯微鏡的光學技術參數包括：數值孔徑、解析度、放大率、焦深、視場寬度、覆蓋差、工作距離等等。