一般的光学显微镜存在理论极限的原因是什么
光学显微镜存在理论分辨率极限的主要原因有三个:
1. 衍射限制:光波具有波动性,通过孔径后会产生衍射,使图像模糊。根据衍射理论,光学显微镜的分辨率限于波长和孔径。
2. 几何限制:光线通过 objective lens聚焦后形成的图像,存在物体像与像平面的几何关系。这也限制了最高分辨率。
3. 界面限制:光线在透镜和样品界面发生反射和折射,部分光线损失,传递效率降低。这将损害图像品质。
简而言之,光波的性质(衍射)、光学系统几何结构以及介质界面效应,共同决定了光学显微镜的理论极限分辨率。
而不同类型的显微镜,理论极限分辨率存在差异:
- 光学显微镜约为200nm左右,受制于衍射限制。
- 电子显微镜理论极限可达厘米甚至纳米级,不受衍射限制。
- 扫描隧道显微镜理论极限为几埃(0.1nm),超越了光学和电子显微镜。
希望以上解释能够回答你的问题。简而言之,光波性质、光学系统结构以及光介质界面的限制,共同决定了光学显微镜存在理论分辨率极限。
一般的光学显微镜存在理论极限的原因是由于光的衍射造成的。根据衍射理论，任何成像系统都不可能理想成像，点物不能成点像，而是一个弥散的斑，要区分两个弥散的斑则要用到瑞利判据，若两个斑靠的太近，小于瑞利判据给出的能分辨的最小距离，就认为这两个像不能分辨，此时就达到了最大分辨极限。
一般的光学显微镜存在理论极限是由光的衍射和散焦现象导致的。由于光是一种波动，当光经过一个物体或者光学系统时，会发生衍射现象，使图像产生模糊和畸变。同时，当光线通过物镜后再通过目镜聚焦成图像时，光线会发生散焦，导致图像失去清晰度和对比度，即分辨率下降。这些因素导致了显微镜的分辨率存在理论极限。
根据瑞利准则（也称为瑞利分辨准则），当两个点的光斑重叠时，仅当两个光斑的中心之间的距离大于目镜的视场角度和物镜的数值孔径之和的一半时，两个点才能被分辨出来。因此，分辨率受到物镜的数值孔径和波长限制，理论上不能超过约200纳米。这也是一般光学显微镜所能达到的极限分辨率。
由于光的衍射，相距较近的两个点在光学系统下无法分辨，所以在理论上存在这种衍射极限，可以通过阿贝公式计算。对于普通可见光显微镜来说，一般的衍射极限在200 nm左右。
