影響光學顯微鏡分辨率的因素主要包括以下幾個方面:
衍射和散射:
衍射:當光線通過孔徑較小的物體時,會出現衍射現象,導致圖像的模糊。這是光學顯微鏡分辨率的主要限制因素之一。
散射:光線在物體表面受到散射,導致圖像的失真和模糊。例如,生物樣品中的細胞內部細小結構會造成光的散射,影響觀察的清晰度。
波長:
分辨率的決定因素之一是觀察光的波長。可見光的波長范圍大約在400到700納米之間,限制了光學顯微鏡分辨比波長小得多的細小結構的能力。
分辨極限通常等于波長的一半,以450nm的藍光為例,其分辨極限大約為0.225μm。
數值孔徑(NA):
數值孔徑是光學顯微鏡鏡頭的一個參數,衡量了顯微鏡鏡頭的光采集和聚焦能力。較高的數值孔徑意味著更大的分辨率。
通過使用具有更大數值孔徑的鏡頭,可以提高顯微鏡的分辨率。例如,干燥系物鏡的NA為0.050.95,油鏡的NA為0.851.4。
折射率差異:
樣品中不同部分的折射率差異(如細胞核、細胞質和細胞器等)也會影響分辨率,這些差異有助于提高細節的可見性。
光學畸變:
光學畸變包括像差和球差等,可能會降低分辨率。高質量的顯微鏡和鏡頭設計可以減小這些畸變,提高分辨率。
照明光線的波長:
顯微鏡的分辨距離與照明光線的波長直接相關。較短的波長可以提供更高的分辨率。因此,選擇較短波長的光源(如藍光)可以提高分辨率。
介質折射率:
介質(如空氣或油)的折射率也會影響顯微鏡的分辨率。使用高折射率的介質(如油鏡)可以提高數值孔徑,進而提高分辨率。
總結來說,光學顯微鏡的分辨率受到多種因素的影響,包括衍射和散射、波長、數值孔徑、折射率差異、光學畸變以及照明光線的波長和介質折射率等。為了提高分辨率,可以選擇較短波長的光源、使用高數值孔徑的鏡頭以及優化顯微鏡和鏡頭的設計等。