光学顕微鏡の限界解像度は何ですか?
実は、SKYLABSでは前回の記事「光学顕微鏡で原子は観察できるのか？」で、光学顕微鏡では原子を観察できないということを取り上げました。前回の記事「光学顕微鏡で原子は観察できるのか？」では、光学顕微鏡では原子レベルの観察はできないということを取り上げました。今回は、光学顕微鏡の解像度の限界とは何かについてご紹介したいと思います。
実は、光学顕微鏡の解像度の限界という疑問は、1873年にドイツの物理学者アッベによって答えが出されました。アベは計算と演繹を通じて光学顕微鏡の解像度の限界の公式を発見し、この公式によって算出された限界はアベの限界とも呼ばれています。
光学顕微鏡で使用されている接眼レンズと対物レンズは、実際には凸レンズであり、凸レンズを通過する光はエアリースポットを生成します。顕微鏡で見る点は、実際には光の点です。観察する2つの点が離れていれば、それらを区別することができます。しかし、2つの点が非常に近く、生成される2つのエアリースポットが重なり合うほど近い場合は、2つの点であるかどうかはわかりません。ぼやけた塊しか見えません。したがって、エアリースポットのサイズが実際に顕微鏡の解像度の限界を決定します。スペースが限られているため、Tianzhong Junはここで導出プロセスを脇に置き、光学顕微鏡の解像度の式を次のように示しています。
δ=0.61λ/(nSin)
δ: 解像度 λ: 波長 n: 屈折率 : 開口角
この式は、単純な変換をすると約 1/2 λ に等しくなります。つまり、波長の半分が実際に光学顕微鏡の解像度の限界であり、後に「アッベ限界」として定義されます。
可視光線の中で紫色の光の最も短い波長は約 400 ナノメートルで、アッベ限界は約 200 ナノメートルです。つまり、2 点間の距離が 200 ナノメートル以下になると、光学顕微鏡ではこの 2 点を区別できなくなります。これが光学顕微鏡の解像度の限界です。
