Wo liegt die Auflösungsgrenze eines optischen Mikroskops?
Tatsächlich wurde das Problem der Auflösungsgrenze optischer Mikroskope 1873 vom deutschen Physiker Abbe gelöst. Abbe entdeckte durch Berechnung und Herleitung die Grenzformel für die Auflösung optischer Mikroskope. Die mit dieser Formel berechnete Grenze wird auch Abbe-Grenze genannt.
Die Okulare und Objektivlinsen, die in optischen Mikroskopen verwendet werden, sind eigentlich konvexe Linsen. Wenn Licht durch die konvexen Linsen fällt, entstehen Airy-Scheiben. Ein Punkt, den wir durch das Mikroskop sehen, ist eigentlich ein Lichtfleck. Wenn die beiden zu beobachtenden Punkte relativ weit voneinander entfernt sind, können wir sie immer noch unterscheiden. Aber wenn diese beiden Punkte sehr, sehr nahe beieinander liegen, so nahe, dass sich die beiden von ihnen erzeugten Airy-Scheiben überlappen, können wir nicht sagen, ob es sich um zwei Punkte handelt, und wir können nur die Unschärfe einer Kugel sehen. Daher bestimmt die Größe der Airy-Scheibe tatsächlich die Auflösungsgrenze des Mikroskops. Aufgrund des begrenzten Platzes lässt Tian Zongjun den Herleitungsprozess hier beiseite und gibt eine Formel für die Auflösung eines optischen Mikroskops an:
δ=0.61λ/(nSin )
δ: Auflösung λ: Wellenlänge n: Brechungsindex : Öffnungswinkel
Nach einfacher Umrechnung entspricht diese Formel ungefähr 1/2 λ, was bedeutet, dass eine halbe Wellenlänge tatsächlich die Auflösungsgrenze des optischen Mikroskops ist. Spätere Generationen definierten sie als „Abbe-Grenze“.
Die Wellenlänge von violettem Licht, der kürzesten Wellenlänge des sichtbaren Lichts, beträgt etwa 400 Nanometer, und die Abbe-Grenze liegt bei etwa 200 Nanometern. Das heißt, wenn der Abstand zwischen zwei Punkten weniger als 200 Nanometer beträgt, können die beiden Punkte mit einem optischen Mikroskop nicht mehr unterschieden werden. Dies ist die Auflösungsgrenze des optischen Mikroskops.
