影響光學(xué)顯微鏡分辨率的因素主要包括以下幾個(gè)方面:
衍射和散射:
衍射:當(dāng)光線通過孔徑較小的物體時(shí),會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象,導(dǎo)致圖像的模糊。這是光學(xué)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(dǎo)致圖像的失真和模糊。例如,生物樣品中的細(xì)胞內(nèi)部細(xì)小結(jié)構(gòu)會(huì)造成光的散射,影響觀察的清晰度。
波長(zhǎng):
分辨率的決定因素之一是觀察光的波長(zhǎng)。可見光的波長(zhǎng)范圍大約在400到700納米之間,限制了光學(xué)顯微鏡分辨比波長(zhǎng)小得多的細(xì)小結(jié)構(gòu)的能力。
分辨極限通常等于波長(zhǎng)的一半,以450nm的藍(lán)光為例,其分辨極限大約為0.225μm。
數(shù)值孔徑(NA):
數(shù)值孔徑是光學(xué)顯微鏡鏡頭的一個(gè)參數(shù),衡量了顯微鏡鏡頭的光采集和聚焦能力。較高的數(shù)值孔徑意味著更大的分辨率。
通過使用具有更大數(shù)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(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器等)也會(huì)影響分辨率,這些差異有助于提高細(xì)節(jié)的可見性。
光學(xué)畸變:
光學(xué)畸變包括像差和球差等,可能會(huì)降低分辨率。高質(zhì)量的顯微鏡和鏡頭設(shè)計(jì)可以減小這些畸變,提高分辨率。
照明光線的波長(zhǎng):
顯微鏡的分辨距離與照明光線的波長(zhǎng)直接相關(guān)。較短的波長(zhǎng)可以提供更高的分辨率。因此,選擇較短波長(zhǎng)的光源(如藍(lán)光)可以提高分辨率。
介質(zhì)折射率:
介質(zhì)(如空氣或油)的折射率也會(huì)影響顯微鏡的分辨率。使用高折射率的介質(zhì)(如油鏡)可以提高數(shù)值孔徑,進(jìn)而提高分辨率。
總結(jié)來說,光學(xué)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(zhǎng)、數(shù)值孔徑、折射率差異、光學(xué)畸變以及照明光線的波長(zhǎng)和介質(zhì)折射率等。為了提高分辨率,可以選擇較短波長(zhǎng)的光源、使用高數(shù)值孔徑的鏡頭以及優(yōu)化顯微鏡和鏡頭的設(shè)計(jì)等。