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顯微鏡的數(shù)值孔徑代表物鏡收光范圍
讓我們由何謂繞射極限以及它如何限制了光學(xué)顯微鏡的解析度開始。
首先,我們知道光源通過樣本(例如一只草履蟲)后在遠(yuǎn)場上
會(huì)產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,繞射圖形可視為通過樣本后的光場分佈做傅立葉轉(zhuǎn)換的結(jié)果,且繞射角度
和樣本的空間頻率有關(guān),
而透鏡聚焦成像只是把無限遠(yuǎn)處的繞射圖形移到焦點(diǎn)處。因此,我
們可以說,透鏡焦點(diǎn)的光場分佈就是物體空間分佈的傅立葉轉(zhuǎn)換結(jié)果。樣本上有越細(xì)微的變化,相當(dāng)于空間頻率越高,
便會(huì)產(chǎn)生越大角度的繞射光線偏折。理論上,若能將所有的高頻偏折光全部收集起來成像,
應(yīng)該可以完整重現(xiàn)樣本的面貌。但實(shí)際上,物鏡就像一個(gè)空間上
因此,為了要提高解析度,就必須增加物鏡收光范圍,才能收集到空間頻率的高頻項(xiàng)。
通常我們用“數(shù)值孔徑”(NA, numerical aperture)來代表物鏡收光范圍