光學(xué)顯微鏡的分辨率極限主要受到光的衍射效應(yīng)的限制,這一限制也被稱(chēng)為阿貝極限。德國(guó)物理學(xué)家恩斯特·阿貝在19世紀(jì)末指出,由于可見(jiàn)光具有波動(dòng)特性,當(dāng)光線通過(guò)顯微鏡的透鏡時(shí),會(huì)發(fā)生衍射,使得光線無(wú)法聚焦到無(wú)限小的點(diǎn)上,而是形成一個(gè)有限大小的光斑,即艾里斑。因此,當(dāng)兩個(gè)物體點(diǎn)非常接近時(shí),它們的像可能會(huì)因?yàn)榘锇叩闹丿B而無(wú)法被清晰分辨。
具體來(lái)說(shuō),光學(xué)顯微鏡的分辨率極限大約是可見(jiàn)光波長(zhǎng)的一半。由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在400~770納米之間,因此光學(xué)顯微鏡的Z小分辨率極限大約在200納米左右。這意味著,小于這個(gè)尺寸的物體或結(jié)構(gòu),使用傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡是無(wú)法直接觀察到的。
然而,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們已經(jīng)發(fā)展出了超分辨光學(xué)成像技術(shù),這些技術(shù)能夠打破光學(xué)顯微鏡的分辨率極限,實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的觀察。這些技術(shù)主要包括受激發(fā)射損耗顯微鏡技術(shù)和光激活定位顯微鏡技術(shù)等。
值得注意的是,雖然光學(xué)顯微鏡有其分辨率的限制,但它憑借其非接觸、無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn),仍然是生物醫(yī)學(xué)研究和其他領(lǐng)域的重要工具。在需要觀察更小尺度的物體時(shí),可以借助電子顯微鏡或隧道掃描顯微鏡等設(shè)備。
綜上所述,光學(xué)顯微鏡的分辨率極限是光學(xué)成像技術(shù)的一個(gè)重要參數(shù),了解它有助于我們更好地使用這種工具進(jìn)行科研和實(shí)驗(yàn)。