Was ist die theoretische Vergrößerungsgrenze für ein optisches Mikroskop?
Die Auflösungsgrenze eines optischen Mikroskops beträgt etwa 0,2 Mikrometer, was einer 1500- bis 2000-fachen Vergrößerung entspricht; Um eine größere Vergrößerung zu erreichen, muss ein Elektronenmikroskop oder ein Tunnel-Scanning-Mikroskop verwendet werden.
Die Lupe kann das Licht neu fokussieren, um den Vergrößerungseffekt zu erzielen, und die Kombination der Lupe kann ein optisches Mikroskop erhalten; Die Grenze des optischen Mikroskops ist durch die Wellenlänge begrenzt, und es ist unmöglich, unendlich zu vergrößern.
Im Allgemeinen ist die Auflösungsgrenze eines optischen Mikroskops bei einer festen Wellenlänge die Hälfte der Wellenlänge des Lichts, und die Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt zwischen 400 und 760 nm, also die Auflösungsgrenze von ein optisches Mikroskop ist 200 nm (0,2 Mikrometer). Objekte, die kleiner als 0,2 Mikrometer sind, können von einem optischen Mikroskop nicht aufgelöst werden, genauso wie die taktile Auflösung einer menschlichen Hand den geringen Abstand zwischen taktilen Zellen nicht überschreiten kann.
Die Vergrößerung ist eine subjektive Angabe. Sie ist definiert als das Verhältnis der Größe des vom menschlichen Auge gesehenen Objekts zur tatsächlichen Größe bei einer photopischen Entfernung von 25 cm. Die Auflösung eines optischen Mikroskops von 0,2 Mikron entspricht einer 1500- bis 2000-fachen Vergrößerung, was ausreicht, um die Struktur allgemeiner Zellen zu verstehen.
Eine stärkere Vergrößerung kann erreicht werden, wenn wir elektromagnetische Wellen mit kürzeren Wellenlängen verwenden, aber das liegt außerhalb des Wellenlängenbereichs des sichtbaren Lichts; 1931 erfand der britische Physiker Luska das Elektronenmikroskop, basierend auf dem Prinzip des Welle-Teilchen-Dualismus, der Elektronenstrahl hat eine kürzere Wellenlänge der De-Broglie-Welle, sodass er eine geringere Auflösung erreichen kann.
Die Beschleunigungsspannung von Elektronen entspricht ihrer eigenen Wellenlänge. Wenn die Spannung 100 kV beträgt, beträgt die Wellenlänge des Elektronenstrahls etwa 0,004 nm (die tatsächliche Auflösung kann nur 0,2 nm erreichen), was ebenfalls viel kleiner ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Die Auflösungsgrenze des Elektronenmikroskops ist also weit entfernt. Das ultraoptische Mikroskop kann eine 3-millionenfache Vergrößerung erreichen und winzige Objekte wie Viren, Mitochondrien und DNA unterscheiden.
