光学顕微鏡の解像度の限界はどのくらいですか?
前回「光学顕微鏡で原子観察できる？」で掲載したSKYLABS。 「実はこの記事では、光学顕微鏡を使って物体を原子レベルで観察することはできないと述べていました。今回は、光学顕微鏡の分解能の限界がどのくらいなのかを紹介しましょう。
実際、光学顕微鏡の分解能限界の問題は、1873 年にドイツの物理学者アッベによって解決されました。アッベは計算と導出によって光学顕微鏡の分解能限界公式を発見しました。 この式で計算される限界をアッベ限界ともいいます。
光学顕微鏡で使用される接眼レンズと対物レンズは、実際には凸レンズです。 光が凸レンズを通過するとエアリーディスクが生成されます。 顕微鏡を通して見る点は、実際には光の点です。 観察する必要がある 2 つの点が比較的離れている場合でも、それらを区別することができます。 しかし、これら 2 つの点が非常に近く、生成される 2 つのエアリー ディスクが重なり合うほど近い場合、それが 2 点であるかどうかは区別できず、ぼやけたものしか見えません。 したがって、実際にはエアリー ディスクのサイズが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、Tianzong 氏は導出プロセスをここでは脇に置き、光学顕微鏡の分解能の公式を次のように示しました。
δ=0.61λ/(nSin )
δ: 分解能 λ: 波長 n: 屈折率 : 開口角
単純に変換すると、この式は 1/2 λ にほぼ等しくなります。つまり、1/2 波長が実際には光学顕微鏡の分解能の限界であり、後の世代はこれを「アッベの限界」として定義しました。
可視光の中で最も波長が短い紫色光の波長は約400ナノメートル、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 ナノメートル未満の場合、光学顕微鏡では 2 点を区別することができず、これが光学顕微鏡の分解能の限界です。
