Wat is de theoretische vergrotingsgrens voor een optische microscoop?
De resolutielimiet van een optische microscoop is ongeveer 0,2 micron, wat overeenkomt met een vergroting van 1500 tot 2000 keer; om een grotere vergroting te bereiken, moet een elektronenmicroscoop of een tunnelscanmicroscoop worden gebruikt.
Het vergrootglas kan het licht opnieuw focussen om het vergrotingseffect te bereiken, en de combinatie van het vergrootglas kan een optische microscoop verkrijgen; de limiet van de optische microscoop wordt beperkt door de golflengte en het is onmogelijk om oneindig te vergroten.
Over het algemeen is de resolutielimiet van een optische microscoop bij een vaste golflengte de helft van de golflengte van licht en ligt de golflengte van zichtbaar licht tussen 400 en 760 nm, dus de resolutielimiet van een optische microscoop is 200 nm (0,2 micron). Objecten kleiner dan 0,2 micron kunnen niet worden opgelost door een optische microscoop, net zoals de tactiele resolutie van een menselijke hand de kleine afstand tussen tactiele cellen niet kan overschrijden.
De vergroting is een subjectieve uitspraak. Het wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de grootte van het object dat door het menselijk oog wordt gezien en de werkelijke grootte wanneer de fotopische afstand 25 cm is. De resolutie van een optische microscoop van 0.2 micron komt overeen met een vergroting van 1500~2000 keer, wat genoeg is voor ons om de structuur van algemene cellen te begrijpen.
Een grotere vergroting kan worden bereikt als we elektromagnetische golven met kortere golflengten gebruiken, maar dit ligt buiten het golflengtebereik van zichtbaar licht; in 1931 vond de Britse natuurkundige Luska de elektronenmicroscoop uit, gebaseerd op het principe van golf-deeltjes dualiteit, de elektronenbundel heeft een kortere de Broglie-golfgolflengte, zodat deze een kleinere resolutie kan bereiken.
De versnellende spanning van elektronen komt overeen met zijn eigen golflengte. Wanneer de spanning 100 kV is, is de golflengte van de elektronenstraal ongeveer 0,004 nm (de werkelijke resolutie kan slechts 0,2 nm bereiken), wat ook veel kleiner is dan de golflengte van zichtbaar licht, dus de resolutielimiet van de elektronenmicroscoop is ver. De ultra-optische microscoop kan een vergroting van 3 miljoen keer bereiken en kan kleine objecten zoals virussen, mitochondriën en DNA onderscheiden.
