Каква е теоретичната граница на увеличение за оптичен микроскоп?
Граничната разделителна способност на оптичен микроскоп е около 0,2 микрона, което е еквивалентно на увеличение от 1500 до 2000 пъти; за постигане на по-голямо увеличение трябва да се използва електронен микроскоп или тунелен сканиращ микроскоп.
Увеличителното стъкло може да префокусира светлината, за да постигне ефекта на увеличение, а комбинацията от лупата може да получи оптичен микроскоп; границата на оптичния микроскоп е ограничена от дължината на вълната и е невъзможно да се увеличава безкрайно.
Като цяло границата на разделителна способност на оптичен микроскоп при фиксирана дължина на вълната е половината от дължината на вълната на светлината, а дължината на вълната на видимата светлина е между 400 и 760 nm, така че границата на разделителна способност на оптичен микроскоп е 200 nm (0,2 микрона). Обекти, по-малки от 0,2 микрона, не могат да бъдат разрешени от оптичен микроскоп, точно както тактилната разделителна способност на човешка ръка не може да надвишава малкото разстояние между тактилните клетки.
Увеличението е субективно твърдение. Дефинира се като съотношението на размера на обекта, видян от човешкото око, към действителния размер, когато фотопичното разстояние е 25 см. Разделителната способност на оптичен микроскоп от 0.2 микрона е еквивалентна на увеличение от 1500~2000 пъти, което ни е достатъчно, за да разберем структурата на общите клетки.
Може да се постигне по-голямо увеличение, ако използваме електромагнитни вълни с по-къси дължини на вълните, но това е извън обхвата на дължината на вълната на видимата светлина; през 1931 г. британският физик Луска изобретява електронния микроскоп, базиран на принципа на двойствеността вълна-частица, електронният лъч има по-къса дължина на вълната на де Бройл, така че може да постигне по-малка разделителна способност.
Ускоряващото напрежение на електроните съответства на тяхната собствена дължина на вълната. Когато напрежението е 100 kV, дължината на вълната на електронния лъч е около 0,004nm (действителната разделителна способност може да достигне само 0,2nm), което също е много по-малко от дължината на вълната на видимата светлина, така че границата на разделителната способност на електронния микроскоп е далеч. Ултраоптичният микроскоп може да постигне увеличение от 3 милиона пъти и може да различи малки обекти като вируси, митохондрии и ДНК.
