光学顕微鏡の倍率の理論上の限界は?

光学顕微鏡の倍率の理論上の限界は?

光学顕微鏡の解像限界は約 0.2 ミクロンで、これは 1500 ～ 2000 倍の倍率に相当します。 より大きな倍率を達成するには、電子顕微鏡またはトンネル走査型顕微鏡を使用する必要があります。

拡大鏡は光を再集束して拡大効果を実現し、拡大鏡の組み合わせにより光学顕微鏡を得ることができます。 光学顕微鏡の限界は波長によって制限され、無限に拡大することはできません。

一般に、固定波長での光学顕微鏡の解像限界は光の波長の半分であり、可視光の波長は 400 ～ 760 nm であるため、解像限界は光学顕微鏡は 200 nm (0.2 ミクロン) です。 人間の手の触覚分解能が触覚細胞間の小さな距離を超えることができないのと同様に、0.2 ミクロンより小さい物体は光学顕微鏡では解像できません。

倍率は主観的なものです。 明所距離が25cmのとき、人間の目で見た物体の大きさと実際の大きさの比として定義されます。 0.2 ミクロンの光学顕微鏡の解像度は、1500 ～ 2000 倍の倍率に相当し、一般的な細胞の構造を理解するには十分です。

より短い波長の電磁波を使用すると、より大きな倍率を達成できますが、これは可視光の波長範囲を超えています。 1931 年、英国の物理学者ルスカは、波動粒子双対性の原理に基づいて電子顕微鏡を発明しました。

電子の加速電圧は、電子自身の波長に対応しています。 電圧が 100 kV の場合、電子ビームの波長は約 0.004nm (実際の分解能は 0.2nm にしか達しない) であり、これも可視光の波長よりもはるかに小さい。超光学顕微鏡は300万倍の倍率を達成し、ウイルス、ミトコンドリア、DNAなどの小さな物体を区別できます。